Vaz_1996

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CLASSIFICAÇÃO GENÉTICA DOS SOLOS E DOS HORIZONTES DE ALTERAÇÃO DE ROCHA EM REGIÕES TROPICAIS GENETIC CLASSIFICATION OF SOILS AND ROCK WEATHERING LAYERS IN TROPICAL REGIONS Luiz F. Vaz, Geólogo Themag Engenharia RESUMO Apresenta-se uma breve revisão das classificações genéticas de solos, discutindo-se as bases para a formulação dessas classificações, tanto para solos residuais como transportados. Para os solos residu- ais propõe-se um perfil de intemperismo, definido através de processos de escavação e de perfuração, com dois horizontes de solo e três de rocha. Os tipos de solos transportados são definidos de acordo com seu processo de origem. São apresentados critérios de campo para a identificação dos diversos horizon- tes de solo e rocha, incluindo procedimentos para a atribuição de classes de alteração a grupos de rochas em função das suas características de resistência mecânica. ABSTRACT A brief review of the genetic soil classification systems and the basis for the development of those systems are discussed, both for residual and transported soils. A weathering profile for residual soils is proposed based on escavation and drilling methods with two soil horizons and three rock horizons. The transported soil types are defined according to their origin. Field criteria for identification of the soil and rock horizons are presented, including procedures for association of weathering classes to rock groups according to compressive strenght caracteristics. 1. INTRODUÇÃO O advento da classificação de Casagrande, situ" da rocha e transportados, subdividindo, es- no final da década de 40, sistematizou a iden- tes últimos, conforme o processo de deposição. tificação dos solos segundo suas propriedades Na década de 50, os engenheiros de solos texturais e plásticas, tornando universal a clas- trabalhando em países de clima tropical, como o sificação dos solos através das características do Brasil, verificaram que os solos residuais dessas material deformado. Entretanto, Casagrande regiões apresentavam horizontes onde as pro- (1948), além de sugerir a descrição do estado do priedades usuais relativas ao estado do solo eram solo, preconizava que toda investigação de solos insuficientes para caracterizar seu compor- deveria incluir a sua classificação geológica, es- tamento. A principal diferença ocorria na porção tabelecendo dois tipos de solos conforme a ori- inferior do solo residual, onde as estruturas rema- gem: residuais, produzidos pela alteração "in nescentes das rochas de origem eram capazes de Solos e Rochas, São Paulo, 19, (2): 117-136, Ago., 1996. 117LUIZ F. VAZ condicionar o comportamento geomecânico das maduro, argiloso e poroso; solo residual jovem, escavações. Datam dessa época as primeiras adi- silto-arenoso, com a presença de estruturas re- ções de informações geológicas para aprimorar o liquiares e rocha alterada, cuja remoção obriga- conhecimento do estado do solo, tal como a iden- va ao uso de explosivos. tificação de solos ricos cm mica ou micáccos. Vaz (1969) apresenta uma classificação ba- Com a expansão da Geologia de Enge- seada em perfil de intemperismo, com cinco hori- nharia, a partir da década de 60, conceito da zontes, dois de solo e três de rocha: solo superfi- origem geológica dos solos como um dos condi- cial, homogêneo e isotrópico; solo de alteração, cionantes do seu comportamento geomecânico heterogêneo e anisotrópico; rocha alterada mole, passou a ser aplicado aos estudos de solos para escavável à picareta e rocha alterada dura e sã, es- obras civis, surgindo várias classificações gené- tas últimas escaváveis somente com explosivos. ticas de solos. Deere e Patton (1971) realizaram extenso Este trabalho apresenta um perfil de intem- estudo sobre perfis de intemperismo em regiões perismo para regiões tropicais, com horizontes de de clima tropical, inclusive do Brasil, propondo solo e rocha definidos a partir dos métodos de es- três horizontes com subdivisões, resultando em cavação e de perfuração. A adoção desses critéri- três horizontes de solo e três de rocha: horizonte os reduz, a níveis aceitáveis, a interpretação sub- I, de solo residual, com subdivisões de solo orgâ- jetiva presente na maioria das classificações ge- nico (IA), solo laterítico (IB) e saprolito, com es- néticas e perfis de intemperismo disponíveis, em truturas reliquiares da rocha matriz (IC); horizon- geral baseados em critérios de alteração minera- te II, de rocha alterada, com subdivisões de tran- lógica e na porcentagem relativa de solo e rocha. sição com a presença de matações (IIA) e rocha O trabalho discute a aplicação dos hori- alterada (IIB) e horizonte III, de rocha sã. zontes de alteração a rochas com distintas caracte- De Mello (1972) apresenta sua classifica- rísticas de resistência ao intemperismo, através da ção pragmática associando dois horizontes de associação da resistência mecânica com a resis- solo e um de rocha a áreas de conhecimento: tência à alteração. Essa questão tem perdurado in- solo maduro, residual ou coluvial, objeto da apli- suficientemente esclarecida, principalmente para cação dos conceitos tradicionais da Mecânica as chamadas rochas brandas, devido à dificulda- dos Solos; solo saprolítico, com estruturas reli- de de se associarem parâmetros de resistência a quiares da rocha e comportamento intermediário horizontes de rocha definidos em função da alte- e horizonte de rochas decompostas, tratado pela ração mineralógica. Através dos critérios de es- Mecânica das Rochas. cavação e perfuração foram propostos grupos de Vargas (1974) adere à classificação basea- rocha e definidas as classes ou graus de alteração da em perfis de intemperismo e apresenta cinco presentes em cada grupo. horizontes, três de solo e dois de rocha: horizon- É, também, apresentada uma classificação te I, de solo residual maduro; horizonte II, de geológica dos solos transportados considerando solo com vestígios eventuais das estruturas reli- que, apesar dos processos de formação desses quiares da rocha; horizonte III, de solo com es- solos serem relativamente bem conhecidos, a truturas e matações (saprolito); horizonte IV, de sistematização de tipos e formas de ocorrência rocha alterada com zonas decompostas e hori- ainda não havia sido feita para fins de obras ci- zonte V, de rocha sã. vis. Para os coluviões de grande extensão é apre- Nogami (1978) apresenta uma classificação sentado um processo de formação, baseado no restrita aos solos com três grupos: solo super- recuo de encostas. ficial, produzido por processos pedogênicos; solo Finalmente, o trabalho apresenta critérios de saprolítico, com estruturas da rocha matriz e so- campo para a identificação dos horizontes do per- los transportados, estes constituídos por aluviões fil de intemperismo e tipos de solos transportados. e sedimentos neocenozóicos. Vargas (1985) apresenta uma classificação 2. BREVE REVISÃO baseada em propriedades e comportamentos, DAS CLASSIFICAÇÕES identificando dois tipos de solos tropicais: residu- GENÉTICAS DE SOLOS al, derivado do intemperismo intenso e profundo da rocha subjacente e solos superficiais, deriva- Vargas (1953) apresentou a primeira clas- dos da evolução pedogenética de solos residuais sificação genética dos solos tropicais brasilei- e transportados. Para os solos residuais admite um ros, distinguindo três horizontes: solo residual horizonte inferior, com estruturas reliquiares da 118 Solos e Rochas, São Paulo, 19, (2): 117-136, Ago., 1996.CLASSIFICAÇÃO GENÉTICA DOS SOLOS E DOS HORIZONTES DE ALTERAÇÃO DE ROCHA EM REGIÕES TROPICAIS rocha matriz (saprolito) subdividido em dois ní- rocha matriz, de saprolito, este último considerado veis: um superior, chamado de saprolito fino, com como material de transição; Bourdeaux et al. poucos fragmentos da rocha matriz e outro inferi- (1983) e Vargas (1985) usam os termos saprolito or, com blocos e camadas de rocha. fino e saprolito grosso, ambos referentes à rocha Wolle et al. (1985) reconhecem seis hori- alterada e Ladeira (1981) emprega saprolito para zontes de intemperismo, três de solo, um de tran- designar rocha muito alterada. Marques Filho et al. sição e dois de rocha: solo superficial que, quanto (1981) foram os mais prolíficos, criando dois solos à origem, pode ser residual, coluvionar ou sedi- saprolíticos, um homogêneo e outro com estrutu- mentar; solo residual maduro, solo residual jovem ras reliquiares além de dois saprólitos, um brando ou solo saprolítico, com estruturas da rocha ma- e outro duro, correspondentes à rocha alterada. triz; saprolito, constituindo uma zona de transição emprego inadequado do termo saprolito, entre solo e rocha, com rocha alterada à primeira vista, pode ser atribuído apenas a uma ou decomposta e rocha fresca. indesejável liberalidade na utilização de conceito Pastore (1992) segue a tendência de perfis geológico consagrado. Entretanto, o termo tem de intemperismo e estabelece seis horizontes, dois sido usado para designar solo, rocha ou a tran- de solo, um com predominância de processos sição entre ambos, demonstrando que tem sido pedológicos (solo laterítico) e outro com estru- adotado sem nenhum critério científico ou tecno- turas reliquiares da rocha (solo saprolítico); um de lógico. Outras inconsistências revelam-se nas vá- transição solo/rocha (saprólito) e três de rocha rias classificações discutidas, destacando-se a (muito alterada, alterada e sã). atribuição de processos genéticos completamente Vários outros autores também contribuiram distintos na produção de solos residuais, ou en- para o estudo dos solos tropicais, destacando-se tão, a identificação de um único tipo de solo ma- Barata (1969), Santos (1972), Barros (1981), La- duro, independentemente do processo genético. deira (1981), Marques Filho et al. (1981), Por outro lado, inúmeros artigos publicados, Bordeaux et al. (1983), Mori (1983) e Massad versando sobre propriedades geotécnicas de solos, (1984). Vargas, que sempre se dedicou à classifi- não permitem a acumulação e a transmissão dos cação dos solos tropicais, tem diversos outros tra- conhecimentos adquiridos por não explicitarem a balhos (1971, 1971a, 1981). Pelo menos duas te- origem ou o tipo genético dos solos estudados, ses de mestrado abordaram a classificação dos so- impedindo a previsão de comportamento de solos los, Wolle (1980) e Cunha (1984). de origem similar. O mesmo ocorre com perfis de A maioria dessas classificações restringem- sondagens à percussão mais antigos ou de empre- se aos solos residuais, enquanto os solos transpor- sas que atuam exclusivamente na área de funda- tados, curiosamente, não foram objeto de propos- ções de edifícios que, usualmente, somente apre- tas de sistematização, apesar de sua extensa ocor- sentam a classificação granulométrica do solo. A rência no Brasil. Por outro lado, muitos autores granulometria é insuficiente para caracterizar o empregam termos associados a propriedades, como solo, não permitindo, por exemplo, que se dife- solos porosos, ou mesmo impróprios, como solos rencie um aluvião de um solo residual, materiais sedimentares, para identificar horizontes de solo, de comportamento geomecânico completamente enquanto outros juntam coluviões e solos residuais distintos. A Figura 1 apresenta exemplos, retira- como materiais de comportamentos semelhantes. dos de perfis de sondagens executadas num mes- Diversos dos trabalhos examinados mos- mo local, mostrando as diferenças entre um sis- tram uma aguda confusão no emprego do termo tema completo de classificação, que inclui a ori- sapro-lito e suas derivações. Esta palavra foi ori- gem geológica e os sistemas ultrapassados de ginal-mente proposta por G. F. Becker, em 1865 descrição parcial. (Fain-bridge, 1968), para designar solos deriva- Modernamente, trabalhos de síntese, como dos de rochas quimicamente alteradas "in situ", o de Pinto et al. (1993), tratando sobre proprie- que, entretanto, mantinham certa coerência e a dades dos solos residuais do Estado de São Pau- textura original da rocha. São solos típicos de cli- lo, já apresentam resultados em função da rocha mas subtropicais e equatoriais, correspondentes matriz, única forma de possibilitar seu uso para ao horizonte pedológico C, conforme corretamen- prever o comportamento de solos de mesma ori- te utilizado, originalmente no Brasil, por Var- gem, encontrados em outros locais. Davidson gas (1971a). Dias et al. (1994) reconheceram que apenas cri- Entretanto, Barros (1981) e Pastore (1992) térios pedológicos eram insuficientes para carac- distinguem solo saprolítico, com estruturas da terizar geotecnicamente os profundos perfis de Solos e Rochas, São Paulo, 19, (2): 117-136, Ago., 1996. 119LUIZ F. VAZ CLASSIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO COMPLETA PARCIAL ATERRO ATERRO DE ARGILA MUITO ARGILOSA, C/ EN- ARGILA ARENOSA, MOLE, TULHO E DETRITOS VEGETAIS, AMARELA ESCURA. CINZA COM LÂMINAS PRETAS. AREIA FINA MUITO ARGILOSA, POUCO A ME- ALUVIÃO DIANAMENTE COMPACTA,AMARELA E VERMELHA. ARGILA SILTOSA, RESTOS VEGETAIS MUITO MOLE,MARROM ESCURO. ARGILA SILTO-ARENOSA. RIJA A AREIA FINA, ARGILOSA, CINZA. CINZA E VERMELHA. SOLO DE ALTERAÇÃO DE ROCHA (FOLHELHO) AREIA FINA E MÉDIA COMPACTA, ARGILA SILTOSA, CINZA. PROF. 5,45m Fig.1 Exemplos de perfis de sondagem. intemperismo da região metropolitana de Porto 3. BASES PARA UMA Alegre. Em consequência, passaram a adotar a CLASSIFICAÇÃO GENÉTICA classificação pedológica para os horizontes super- DOS SOLOS TROPICAIS ficiais e a geológica para profundos, resultan- do numa classificação de unidades geotécnicas a A classificação geológica dos solos é feita a partir do substrato rochoso. Massad (1994) após partir da rocha de origem e do processo de for- extensa investigação sobre as propriedades geo- mação do solo, sendo por isso também denomi- técnicas dos sedimentos marinhos do litoral nada de classificação genética. Esse tipo de clas- paulista, concluiu que a origem desses sedi- sificação é largamente utilizado sempre que o mentos, em função dos avanços e recuos do mar, princípio taxonômico de mesmo comportamento é determinante de suas propriedades para uma mesma origem é importante, tornando- nicas, tais como a consistência e o sobre-adensa- se universal para todos os produtos do meio natu- mento das argilas. ral. O interesse na origem geológica dos solos já Para os horizontes de rocha, muitos autores era preconizado por Terzaghi (in Massad, 1994), individualizam zonas de transição, sempre pre- cujo conceito de semelhança de solos baseava-se sentes nos contatos ou, então, criam horizontes nas premissas de origem geológica e limites de específicos, tais como solo com esque- consistência similares. cendo que blocos de rocha podem ocorrer em Os solos são produzidos através de apenas qualquer horizonte do solo. Entretanto, a maior dois processos geológicos, dos quais o mais co- dificuldade com os horizontes de rocha decorre da mum é o processo de intemperismo, através da utilização de critérios de identificação subjetivos, desagregação e decomposição "in situ" da rocha baseados na alteração mineralógica ou na porcen- subjacente, dando origem aos, propriamente de- tagem relativa de solo e rocha. nominados, solos residuais (Casagrande, 1948). Guidicini et al. (1972) introduziram o con- segundo processo de formação dos solos en- ceito de coerência para suprir as dificuldades com volve a erosão, transporte e a deposição de ma- a avaliação do grau de alteração em rochas bran- teriais existentes na superfície, em geral os pró- das. Entretanto, a determinação do grau de coe- prios solos residuais, produzindo OS chamados rência também é subjetiva e, segundo Soares solos transportados. (1991), que estudou exaustivamente sua aplicação Esses processos são universais, diferen- às rochas sedimentares, somente permite a dife- ciando-se, nos climas tropicais, pela ação mais renciação entre rochas com resistência à compres- pronunciada do intemperismo químico (Fleury, são uniaxial inferior a 20 MPa, conforme mostra- 1975), que se expressa pela grande espessura de do na Tabela 1. solos residuais, em contraste com as regiões de 120 Solos e Rochas, São Paulo, 19, (2): 117-136, Ago., 1996.CLASSIFICAÇÃO GENÉTICA DOS SOLOS E DOS HORIZONTES DE ALTERAÇÃO DE ROCHA EM REGIÕES TROPICAIS Tabela 1 Correlação entre grau de coerência e resistência à compressão Uniaxial RCU (Soares, 1991). GRAU DE CARACTERÍSTICAS RCU(MPa) COERÊNCIA (muito quebra dificilmente >20 coerente) sob a ação do marte- lo; bordas cortantes C2 (coerente) quebra relativamente 10 a 20 fácil C3 (pouco quebra facilmente; 5 a 10 coerente) canivete sulca C4 (friável) esfarela sob o martelo;LUIZ F. VAZ transportados e depositados por geleiras e avalan- processos pedogênicos são atuantes, tal como nos ches. Também não ocorrem, no Brasil, solos solos residuais. Entretanto, como os coluviões são constituídos por cinzas e fragmentos de rochas originalmente homogêneos, a evolução pedo- vulcânicas, produzidos por processos explosivos gênica raramente estabelece uma diferenciação dos facilmente reconhecível entre horizontes. Apesar dessa diferenciação existir e ser importante para 3.3 Evolução pedogênica outras finalidades, como a Pedologia, para fins de Independentemente do processo geológico obras civis a evolução pedogênica dos solos trans- de origem, a porção superficial dos solos fica su- portados raramente é importante. jeita aos processos pedogenéticos que promovem a adição, perda, transformação e transporte do 4. PERFIL DE INTEMPERISMO material do solo. Os principais processos são de DE REGIÕES TROPICAIS eluviação e iluviação, respectivamente processos de perda e adição de material; a lixiviação, que A maioria dos perfis de intemperismo apre- remove os sais solúveis e a podzolização e a sentados na bibliografia, dos quais o mais conhe- laterização, respectivamente, processos que le- cido é o de Deere e Patton (1971), são definidos vam à concentração de sílica e ferro (Demattê, através da predominância de processos pedogêni- 1989). Esses termos são comuns à Pedologia e à cos ou intempéricos, nos horizontes de solo; de Geologia, entretanto, os dicionários geológicos graus de alteração mineralógica, nos horizontes (AGI, 1976 e Whitten e Brooks, 1976) também de rocha e das porcentagens relativas de solo e identificam eluvião ou camada eluvial como sen- rocha, para definir horizontes de transição. A uti- do o solo 'in situ', formado pela alteração da ro- lização desses critérios torna subjetiva a identifi- cha. O agente principal dos processos pedoge- cação dos horizontes, levando ao aparecimento de néticos é a movimentação da água no solo, atra- subdivisões e dificultando a reprodução e a vés de infiltração no período de chuvas e evapo- rastreabilidade dos dados obtidos nas descrições. ração nas secas, razão pela qual esses processos Para eliminar essas dificuldades, propõe-se a são particularmente ativos nas regiões tropicais. adoção de um perfil de intemperismo padrão, cu- A laterização promove a concentração de óxidos jos horizontes principais são definidos em função de ferro na parte superior dos perfis de solos, que dos processos de escavação e perfuração. A subdi- adquirem a cor avermelhada típica dessas regiões. visão desses horizontes é feita associando-se crité- Durante a evolução pedogênica os grãos mi- rios baseados na evolução pedogê-nica, para os so- nerais são fragmentados, decompostos e mobi- los e no grau de alteração mineralógica para a ro- lizados, destruindo completamente seu imbrica- cha, conforme apresentado na Figura 2. Os hori- mento original, acelerando a formação de novos zontes estão identificados por siglas e por classes minerais, iniciada na fase de alteração intem- para facilitar o emprego em perfis de sondagem. périca e acarretando a homogeneização do solo, Esse perfil de intemperismo foi original- para que contribui a ampla fauna de insetos e mente desenvolvido na investigação de eixos de de microorganismos das regiões tropicais. No barragens do Sistema Alto Tietê, em terrenos caso dos solos residuais, a homogeinização gnáissicos do pré-Cambriano paulista (Vaz, pedogênica é muito notável, separando esses so- 1969). Posteriormente, o perfil passou a ser utili- los em dois horizontes, um superior, homogêneo zado em regiões basálticas e sedimentares da Ba- e isotrópico, sede dos processos pedogênicos e cia do Paraná e, desde então, vem sendo aplicado outro inferior, heterogêneo e anisotrópico, onde nos mais variados tipos de rocha e de clima. tais processos são limitados, predominando os 4.1 Horizontes de solo residual processos de alteração intempérica. Ao contrário dos solos residuais, nos solos Os dois horizontes de solo foram englo- transportados a evolução pedogênica é pouco bados pela denominação de solo residual sepa- importante, em parte porque esses solos são mo- rando-se da rocha pelo tradicional critério do pro- dernos, sendo o tempo decorrido insuficiente cesso de escavação, sendo o solo o material esca- para uma diferenciação pedogênica notável. Nos vável por lâmina de aço, ou seja, escavável pela aluviões, que são os solos transportados mais lâmina do trator ou do "scraper" ou por enxadão, frequentes em regiões tropicais, nível elevado faca e canivete. do lençol freático restringe a ação dos processos A base do solo residual corresponde ao li- pedogênicos. Nos coluviões mais espessos os mite da perfuração à trado manual ou ao limite 122 Solos e Rochas, São Paulo, 19, (2): 117-136, Ago., 1996.CLASSIFICAÇÃO GENÉTICA DOS SOLOS E DOS HORIZONTES DE ALTERAÇÃO DE ROCHA EM REGIÕES TROPICAIS CLASSIFI- CAÇÃO PROCESSOS DE CLASSES PERFIL DE COMPOR- INTEMPERISMO TAMENTO ESCAVAÇÃO PERFURAÇÃO SOLO VEGETAL SOLO ELUVIAL S1 PEDOLÓGICOS SOLO RESIDUAL (SE) LÂMINA DE AÇO ("SCRAPER", ENXADÃO, FACA) À PERCUSSÃO COM TRADO HOMOGÊNEO ISOTRÓPICO 1g LAVAGEM SOLO DE IMPENETRAVEL AD SPT ALTERAÇÃO S2 (SA) HETEROGÊNEO ANISOTRÓPICO, Topo RAM saprolito ROCHA INTEMPÉRICOS QUÍMICOS ALTERADA R3 MOLE ESCARIFICADOR (PICARETA) (RAM) À PERCUSSÃO COM LAVAGEM IMPENETRAVEL À LAVAGEM POR TEMPO Topo RAD -FRATURAS ROCHA ROCHA ALTERADA R2 INTEMP. FÍSICOS DEPENDENTE DO TIPO DE ROCHA DURA (RAD) Topo RS FALHA EXPLOSIVO ROCHA VEIO DE SÃ R1 QUARTZO (RS) INCIPIENTES OU AUSENTES ROTATIVA Nota: Ver Item 4.2.4 para Zonas de Transição e Aplicação do Critério de Perfuração na Definição de Tipos de Rocha. Fig.2 Perfil de intemperismo para regiões tropicais para execução dos ensaios de penetração (SPT) 4.1.1 Classe S1 Solo eluvial (SE) nas sondagens à percussão (menos de 5 cm de cravação do barrilete com 10 golpes consecutivos O horizonte S1 foi chamado de solo eluvial ou 50 golpes num mesmo ensaio, ABGE, 1990). ou eluvionar (SE) para caracterizar a camada su- Quando a perfuração à trado for suspensa devido perior do solo residual cuja diferenciação foi fei- a outros fatores, por exemplo, pela presença de ta através dos processos pedogenéticos. Original- água subterrânea, o limite será fixado apenas mente (Vaz, 1969), essa camada foi denominada pelo impenetrável ao SPT. Entretanto, limite como solo superficial, entretanto, o termo super- para execução do ensaio de penetração pode não ficial associa-se com a superfície do terreno, ten- corresponder à base do solo residual, uma vez que do-se verificado que, muitas vezes, a designação veios de quartzo e crostas limoníticas, entre ou- solo superficial vinha sendo empregada para ca- tras feições presentes nos solos, podem ser sufici- racterizar 0 solo que ocorre na superfície do ter- entes para interromper o ensaio SPT. solo resi- reno, independentemente da sua origem geológi- dual corresponde ao material de categoria dos Como um dos objetivos da presente classifi- contratos de escavação. cação é sistematizar a nomenclatura, optou-se A passagem entre os dois horizontes de solo pela denominação solo eluvial para caracterizar o e destes para rocha, geralmente é gradual, sendo horizonte S1. solo eluvial é chamado de solo que matações e fragmentos de minerais e rocha residual maduro por alguns autores e de solo podem ocorrer dentro do solo residual. laterítico, por outros. Solos e Rochas, São Paulo, 19, (2): 117-136, Ago., 1996. 123LUIZ F. VAZ O solo eluvial é sempre homogêneo em re- significando que planos constituídos por tais es- lação à cor, granulometria e composição mi- truturas permanecem e são reconhecíveis no solo. neralógica. Pode apresentar alguma heteroge- As estruturas das rochas usualmente reco- neidade, em função da evolução pedogênica, po- nhecidas em Geologia de Engenharia são a para as obras civis, comportamento scrá xistosidade, estratificação, fraturas, falhas, do- o de um material homogêneo. bras e contatos. Saliente-se que a mesma pala- Contribui para esse comportamento a ausên- vra estrutura é empregada para designar feições cia total da textura e das estruturas da rocha ma- encontradas nos solos, decorrentes da evolução triz, em geral conhecidas pelo termo genérico de pedogenética, tais como concrecionamento estruturas requiliares. Essa ausência e, a homo- ferruginoso ou a aglomeração de argilo-mine- geneidade, fazem com que as propriedades físi- rais. Estas últimas feições, entretanto, são prati- cas do solo exibam um comportamento isotró- camente exclusivas do horizonte S1 (solo pico, ou seja, apresentem o mesmo valor indepen- eluvial, SE), enquanto as estruturas reliquiares dentemente da direção em que são obtidas. das rochas ocorrem apenas no horizonte S2 (solo A ocorrência de feições superimpostas, de- de alteração, SA). correntes da evolução pedogênica e outros fato- Nas rochas, as estruturas, em geral, corres- res, tais como a presença de canalículos, pode afe- pondem a planos de menor resistência, caracte- tar a isotropia desses solos, principalmente em re- rística que se mantém ou se acentua nos solos de lação à permeabilidade. Quando 0 SE é muito es- alteração. Entretanto, enquanto nas rochas fre- pesso, a evolução pedogênica pode não ser uni- qüentemente se associam soluções de conti- forme, variando com a profundidade. Nesses ca- nuidade (descontinuidades) da matriz rochosa às sos, algumas propriedades do solo poderão sofrer fraturas, falhas e contatos, mesmo não ocorre variação, tais como, por exemplo, aquelas que de- nos solos de alteração, uma vez que a maior pendem do índice de vazios, que diminui com a deformabilidade do solo promove o fechamento profundidade. No caso de solos com elevado teor dos vazios. A preservação das estruturas da rocha de argila, como os solos eluviais da Bacia de São torna os solos de alteração anisotrópicos, ou seja, Paulo ou derivados de rochas basálticas, os mine- suas propriedades e seu comportamento geome- rais de argila aglomeram-se na forma de grumos, cânico variam conforme a direção ao longo da dando origem o um solo poroso e colapsível, cha- qual são solicitadas. mado de argila porosa. A heterogeneidade e a anisotropia dos solos A mineralogia dos solos superficiais é cons- de alteração é facilmente constatada pela típica tituída, essencialmente, pelo grupo dos argilo-mi- coloração variegada desses solos. A cor pode nerais e por minerais de rocha quimicamente iner- apresentar-se aparentemente homogênea, quando tes, dos quais o mais comum é o quartzo. se tratar de solos derivados de rochas de granu- lação fina, desprovidas de estruturas. Nesses ca- 4.1.2 Classe S2 Solo de alteração (SA) sos, entretanto, o exame com lupa revelará a pre- O horizonte S2 foi denominado solo de al- servação da textura original da rocha. teração para caracterizar a camada que se encon- A mineralogia dos solos de alteração é cons- tra ainda em processo de alteração intempérica, tituída por argilo-minerais neo-formados e mine- onde os processos pedogênicos são incipientes rais de rocha em processo de alteração química ou muito limitados. Os termos solo de alteração para argilo-minerais. Os minerais de rocha quimi- e saprolito são sinônimos, sendo que, alguns au- camente inertes, como o quartzo, encontram-se tores, identificam essa camada como solo resi- apenas mais fragmentados do que na rocha. dual jovem. 4.2 Horizontes de rocha O solo de alteração é sempre heterogêneo em relação à cor, textura e composição minera- A susceptibilidade das rochas à alteração de- lógica. Esta heterogeneidade é decorrente da ma- pende das condições ambientais, das caracte- nutenção do arranjo dos minerais segundo a dis- rísticas do maciço rochoso e das propriedades da posição original da rocha matriz, fazendo com rocha (Zhao et al., 1994). A temperatura ambiente que os minerais do solo, sejam neo-formados ou e 0 regime hidrológico são os principais fatores que remanescentes da rocha, ocupem mesmos lu- determinam 0 efeito das condições ambientais, se- gares e posições exibidos na rocha original. Além guindo-se 0 relevo e agentes biológicos. A pre- disso, as eventuais estruturas presentes na rocha sença de estruturas externas (fraturas, falhas, con- encontram-se preservadas no solo de alteração, tatos, etc) e as condições hidrogeológicas são os 124 Solos e Rochas, São Paulo, 19, (2): 117-136, Ago., 1996.CLASSIFICAÇÃO GENÉTICA DOS SOLOS E DOS HORIZONTES DE ALTERAÇÃO DE ROCHA EM REGIÕES TROPICAIS fatores que governam as características dos maci- 4.2.3 Classe R1 Rocha sã (RS) ços rochosos, enquanto a composição mineraló- A distinção entre RAD e RS é feita através gica, a textura (tamanho dos grãos), as estruturas internas (estratificação e xistosidade), a porosida- da alteração mineralógica já que os processos de de, a expansividade e as microestruturas dos mi- escavação, com explosivo e de perfuração, com nerais determinam o comportamento da rocha rotativa, são os mesmos para ambos os tipos. Em contratos de escavação, a RAD e a RS constitu- frente à alteração. em o material de categoria. Três horizontes de rocha são identificáveis horizonte de RS apresenta os minerais a partir dos respectivos processos de escavação e perfuração. As zonas de transição entre esses ho- sãos ou praticamente sãos, com suas cores e re- rizontes estão discutidas no item 4.2.4. sistências originais ou pouco afetadas. 4.2.4 Zonas de transição 4.2.1 Classe R3 Rocha alterada mole (RAM) As zonas de transição estão presentes em to- O horizonte R3 foi denominado de rocha al- das as interfaces dos horizontes do perfil de terada mole uma vez que somente pode ser esca- intemperismo. Porém, na maioria das vezes, es- vado, manualmente, com picareta e com o bico do sas zonas de transição são pouco espessas e, para martelo de geólogo, ou então, mecanicamente, efeitos práticos, não necessitam ser individua- com escarificador. Nas sondagens à percussão é lizadas. Em outros casos, menos usuais, o contato o material perfurado pelo processo de lavagem, entre os horizontes é brusco. A exceção ocorre na correspondendo ao material de categoria nos interface entre RAM e RAD onde são frequentes contratos de escavação. O horizonte de RAM zonas de transição mais espessas, muitas vezes pode estar ausente nos perfis de intemperismo, contendo matações e intercalações de materiais conforme discutido no item 4.2.4, porém, quando em diferentes estágios de alteração, princi- o perfil de intemperismo é muito evoluído, a es- palmente quando se tratam de rochas duras. pessura de RAM pode ser superior a 10 m. Essas zonas ocorrem em perfis de intem- Na RAM os minerais da rocha encontram- perismo pouco evoluídos, seja devido à rápida se fortemente alterados e descoloridos, sendo denudação em terrenos sujeitos à erosão acen- incipiente a transformação para minerais de solo. tuada, seja devido à redução do efeito do in- 4.2.2 Classe R2 Rocha alterada dura (RAD) temperismo químico, em climas secos ou frios. Nesses casos, o horizonte de RAM pode estar au- O limite de escavação com picareta ou sente ou ser inexpressivo, sendo substituído por escarificador, exigindo a utilização de explosivo uma zona de contatos muito irregulares, cons- para o desmonte, marca a separação entre RAM e tituída por matações e blocos de rocha "in situ", RAD. Nas rochas duras, o impenetrável à lava- imersos em solo (SA) ou por zonas de solo gem por tempo das sondagens à percussão (três entremeadas na rocha, que pode apresentar-se ciclos consecutivos de 10 minutos com penetra- como RAM, RAD ou RS. ção inferior a 5 cm em cada um, ABGE, 1990) Essas zonas de transição também ocorrem identifica, com segurança, o topo de RAD. em rochas duras, com fraturamento ou xistosi- Deve ser lembrado que, este último critério dade sub-verticais, quando a alteração fica condi- não pode ser aplicado, isoladamente, para definir cionada por essas estruturas e o topo rochoso tor- o topo de rocha que, usualmente, corresponde ao na-se muito irregular, com aspecto serrilhado pela topo de RAD, ou seja ao material que somente alternância de zonas verticais de solo de alteração pode ser escavado com explosivo. O impenetrá- e rocha em diferentes estágios de alteração. Como vel à ferramenta de lavagem das sondagens à per- mostrado por Dobereiner et al. (1993) e Prestes et cussão pode ser representado, por exemplo, por al. (1994), fraturas de alívio também podem um matação de rocha sã que pode ocorrer, até condicionar a alteração e promover o aparecimen- mesmo, no horizonte de solo eluvial. Dessa for- to de zonas de transição, neste caso, abaixo do ma, para a determinação do topo de rocha podem topo de RAD. ser necessários outros métodos de investigação, Nas zonas de transição com solo e tais como sondagens rotativas e sísmicas. a separação dos horizontes através do critério do Na RAD os minerais apresentam-se leve- método de perfuração não é aplicável, uma vez que mente descoloridos, mais notavelmente ao longo os matações e blocos de rocha podem interromper de fraturas com passagem de água. o processo de lavagem por tempo, que define o Solos e Rochas, São Paulo, 19, (2): 117-136, Ago., 1996. 125LUIZ F. VAZ topo de RAD. Entretanto, o critério do processo As zonas de transição entre RAM e RAD, de escavação permanece utilizável já que, parte quando forem espessas ou apresentarem interesse da zona de transição, com matações e blocos me- específico, devem ser tratadas com feições discre- nores pode ser removida com escarificação e par- tas, cuja sistemática de caracterização dependerá, te somente com explosivo. emprego de sonda- em parte, da finalidade dos estudos. Em geral, o gens rotativas também permitirá caracterizar as procedimento utilizado baseia-se na identificação zonas de transição. da porcentagem relativa de solo e rocha e no ta- No caso de rochas brandas, mesmo em per- manho dos matações ou blocos de rocha. fis de intemperismo pouco evoluídos, zonas de transição com solo e rocha, geralmente não ocor- 5. SOLOS TRANSPORTADOS rem. Entretanto, nessas rochas, o topo de rocha alterada dura não pode ser fixado pelo impenetrá- Os solos transportados são identificados vel à lavagem por tempo. A ação da água de cir- pelo processo de formação, possuindo, como ca- culação, somada à torção da ferramenta de lava- racterística comum, sua idade recente. Algumas gem, provoca a desagregação da RAD, fazendo formas de ocorrência dos principais tipos de so- com que a sondagem avance abaixo do topo de los transportados e sua interrelação com solos rocha alterada dura, ou seja, abaixo do limite de residuais estão apresentadas na Figura 3. escavação com escarificador. 5.1 Aluviões (AL) Nesses casos, recomenda-se que a perfura- ção à percussão seja interrompida no impe- Os aluviões são constituídos por materiais netrável ao SPT (topo de RAM) prosseguindo erodidos, retrabalhados, transportados pelos cur- com a perfuração rotativa, com os cuidados usu- d' água e depositados nos seus leitos e mar- ais para a recuperação de rochas moles. Com gens. São também depositados nos fundos e nas esse procedimento, o limite entre RAM e RAD margens de lagoas e lagos, sempre associados a será fixado pelo exame dos testemunhos ou ambientes fluviais. Os aluviões das regiões tropi- amostras obtidos. cais diferenciam-se daqueles de climas temperados LEGENDA LIMITE ENTRE CAMADAS LIMITE ENTRE SOLOS TOPO DE ROCHA SE-SOLO ELUVIAL SA-SOLO DE ALTERAÇÃO TT TT-TALUS SE AL-ALUVIÃO GNAISSE SA TR-TERRAÇO FLUVIAL CO TR AL VER DETALHE "A" FALHA AREIA FILITO CASCALHO DETALHE "A" Fig.3 Tipos de solos conforme sua origem. 126 Solos e Rochas, São Paulo, 19, (2): 117-136, Ago., 1996.CLASSIFICAÇÃO GENÉTICA DOS SOLOS E DOS HORIZONTES DE ALTERAÇÃO DE ROCHA EM REGIÕES TROPICAIS pela maior extensão e espessura e pela incorpo- 5.3 Coluviões (CO) ração de apreciáveis quantidades de matéria or- Colúvio ou coluvião é o termo reservado, gânica vegetal. nos dicionários geológicos, aos depósitos de ma- Os principais fatores que afetam a pro-dução teriais soltos, usualmente encontrados no sopé de dos aluviões são o material da fonte, a ser erodido encostas e que foram transportados, principal- e transportado e a energia ou capacidade de trans- mente, pela ação da gravidade (AGI, 1976) ou, porte do curso d' água. As variações da fonte são simplesmente, material decomposto, transportado mais apreciáveis nos rios de maior declividade, por gravidade (Whitten e Brooks, 1976). Esses quando a maior energia permite que diferentes ma- mesmos dicionários distinguem colúvio de tálus, teriais sejam arrastados e nos rios de grande porte, este também transportado pela ação da gravida- onde o retrabalhamento de diferentes aluviões, an- de, porém, encontrado no sopé de encostas íngre- teriormente depositados, é comum. mes e constituídos por material mais grosseiro, A capacidade de transporte é afetada não só blocos e fragmentos de rocha. pela declividade, vale dizer pelo relevo da região Na presente classificação, o termo colúvio onde o rio está inserido, mas, também, pela aplica-se a depósitos constituídos exclusivamente sazonalidade pluviométrica. Assim, os rios po- por solo, ficando o termo tálus restrito aos depó- dem transportar uma ampla gama granulométrica sitos constituídos por solo e blocos ou apenas por durante o período de chuvas e uma estreita faixa blocos de rocha. de tamanho de partículas, na época das secas. As Os coluviões são relativamente freqüentes variações da fonte e da capacidade de transporte em regiões tropicais, onde podem ocupar grandes refletem-se na deposição de camadas com carac- extensões. São produzidos por movimentos de terísticas distintas. Cada camada representa uma massa lentos, do tipo rastejo, ou rápidos, como os fase de deposição e, conseqüentemente, apresen- escorregamentos, processos que restringem a ta espessura, continuidade lateral, mineralogia e ocorrência de colúvios à regiões de topografia granulometria particulares. Em decorrência, o pa- acidentada ou, ao menos, colinosa. O processo de cote aluvionar é altamente heterogêneo, entretan- deposição pode provocar o aparecimento de que- to, as camadas isoladas podem apresentar-se mui- bras de relevo, com patamares sub-horizontais, to homogêneas. quando a espessura depositada for razoável. As margens de rios e lagos são propícias ao Entretanto, no Brasil, existem vários exem- desenvolvimento de vegetação, de sorte que os plos de coluviões produzidos pelo recuo de encos- restos vegetais produzidos podem ser rapidamen- tas ou "cuestas", dando origem a corpos colu- te soterrados pela sedimentação, preservando-se vionares de grande espessura e extensão. Este parte da matéria orgânica pela decomposição processo ocorre quando uma encosta íngreme, anaeróbica. Nos sedimentos arenosos, a matéria como, por exemplo, a "cuesta" basáltica da Bacia orgânica é removida pela percolação de água, do Paraná, recua pela ação da erosão, deixando o mas, quando o material depositado tem baixa solo existente nas partes superiores depositado na permeabilidade, como os siltes e argilas, a maté- parte inferior, atrás da frente de recuo, conforme ria orgânica permanece incorporada, dando ori- indicado na Figura 4. Coluviões desse tipo ocor- gem às argilas e siltes orgânicas. rem ao longo de toda a "cuesta" basáltica da Ba- cia do Paraná e em vários outros locais com 5.2 Terraços fluviais (TR) "cuestas" semelhantes, como na margem esquer- Os terraços fluviais são aluviões antigos, da do Reservatório de Itaparica, em Pernambuco depositados quando o nível de base do curso e na área do Plano Piloto, em Brasília. d'água encontrava-se numa posição superior à Os coluviões apresentam características sin- atual. Em conseqüência, os terraços são sempre gulares, derivadas da sua isotropia e da homo- encontrados em cotas mais altas do que geneidade mineralógica e granulométrica, notavel- os aluviões. mente persistentes, tanto na vertical como na hori- Essa condição topográfica introduz uma im- zontal. Mais do que isso, os coluviões apresentam portante diferença entre os aluviões e terraços já propriedades similares, mesmo quando compara- que, estes últimos, em geral, não são saturados, dos coluviões formados em ambientes completa- ao contrário dos aluviões. Os terraços se distin- mente distintos, como o semiárido do Nordeste e o guem, ainda, por se apresentarem, quase sempre, trópico super-úmido da Amazônia. Da mesma for- constituídos por areia grossa ou cascalho. ma que para o solo eluvial, a pre-sença de feições Solos e Rochas, São Paulo, 19, (2): 117-136, Ago., 1996. 127LUIZ F. VAZ COTAS (m) SOLO RESIDUAL 200 150 COLÚVIO 50 ROCHA 0 200 150 COLÚVIO 50 0 200 150 50 0 200 "CUESTA" MORRO TESTEMUNHO 150 50 0 2 3 4 5 6 7 (Km) TEMPO Fig.4 Evolução dos colúvios de recuo de encostas superimpostas ou a diferenciação pedológica po- acelerados, tornando muito difícil a contenção dem afetar a isotropia dos coluviões. do movimento quando se procede a uma inter- Além de serem homogêneos, os coluviões venção, um corte, por exemplo, na parte inferior são sempre muito porosos, dando origem a solos ou pé do corpo de tálus. Um tipo particular de bem drenados, facilmente colapsíveis com.a satu- tálus, que ocorre em regiões de topografia muito ração e o carregamento. Na região Sul, mais úmi- acidentada, é o tálus de recobrimento, constituí- da, o colapso ocorre com o carregamento e, no do por blocos de rocha soltos que capeiam a su- Nordeste, com clima seco, somente a saturação é perfície do terreno. suficiente para provocar o colapso. É, ainda, ca- racterístico dos coluviões, a baixa resistência nos 5.5 Sedimentos marinhos (SM) ensaios SPT, em geral inferior a seis golpes e que Os sedimentos marinhos são produzidos em se mantém ao longo de todo o perfil, mesmo para espessuras da ordem de 20 metros. Dados sobre a ambientes de praia e de manguezais. Ao longo das praias a deposição é, essencialmente, de arei- colapsividade dos coluviões e outras propriedades as limpas, finas a médias, quartzosas. Nos geomecânicas desses materiais podem ser encon- trados em Cruz et al. (1994). manguezais, as marés transportam apenas sedi- mentos muito finos, argilosos, que se depositam 5.4 Tálus (TT) incorporando matéria orgânica, dando origem às argilas orgânicas marinhas. Os tálus são formados pelo mesmo proces- A linha de praia sofre deslocamentos hori- so de transporte por gravidade, em encostas, que zontais, devido aos processos de erosão e depo- produz os coluviões, diferenciando-se pela pre- sição a que está submetida, bem como variações sença ou predominância de blocos de rocha. A verticais pronunciadas, decorrentes de oscila- presença desses blocos de rocha exige solos pou- ções do nível do mar. Nas regressões marinhas co espessos na fonte, o que restringe a ocorrência os sedimentos previamente depositados são es- de tálus ao sopé de encostas de forte declividade culpidos pela erosão e novos sedimentos são de- ou, então, ao pé de escarpas rochosas. positados ao lado dos antigos quando o mar vol- Os corpos de tálus, em muitos casos, apre- ta a invadir a planície costeira. Em consequên- sentam-se saturados e submetidos a lentos des- cia, camadas arenosas interdigitam-se com cama- locamentos. Esses deslocamentos podem ser das de argila orgânica, resultando num pacote 128 Solos e Rochas, São Paulo, 19, (2): 117-136, Ago., 1996.CLASSIFICAÇÃO GENÉTICA DOS SOLOS E DOS HORIZONTES DE ALTERAÇÃO DE ROCHA EM REGIÕES TROPICAIS com camadas diferentemente adensadas devido à solos residuais ficam sujeitos ao retrabalhamento origem e idade distinta. eólico, dando origem a campos de dunas pouco Quando a costa é bordejada por elevações espessos, recriando ambientes desérticos. de porte expressivo, como ocorre na região da Serra do Mar, parte apreciável da planície costei- 6. CRITÉRIOS DE CAMPO PARA ra fica constituída por aluviões, depositados pe- A IDENTIFICAÇÃO DOS TIPOS los rios que provém da serra, sendo frequentes E HORIZONTES DE SOLOS ambientes mistos, fluviais e marinhos. A conjugação desses processos torna muito 6.1 Tipologia complexa a estratigrafia dos sedimentos mari- A determinação do tipo de solo deve ser feita nhos. A origem e as características deposicionais conforme indicado no fluxograma da Figura 5. Ini- dos sedimentos marinhos do litoral paulista tem cialmente deve ser feita a distinção entre solo resi- sido exaustivamente estudadas por Suguio e dual e transportado, a partir das condições Martin (1994) e, suas propriedades geomecânicas, geomorfológicas. Assim, aluviões ocupam as áre- por Massad (1994). as planas das margens dos rios onde se instalam as 5.6 Solos eólicos (SO) várzeas ou zonas alagadiças. Coluviões e tálus ocorrem em áreas acidentadas, ocupando patama- Os solos de origem eólica transportados e de- res sub-horizontais, ligeiramente convexos e os so- positados pela ação do vento, ocorrem, no Brasil, los residuais ocupam o topo e as encostas das ele- apenas junto à costa, principalmente no Nordeste. vações, conforme ilustrado na Figura 3. Nas regi- São constituídos por areia fina, quartzosa, bem ar- ões tropicais é comum a presença de uma camada redondada, ocorrendo na forma de franjas de du- subsuperficial, rica em restos vegetais e matéria or- nas, margeando a costa ou, quando os ventos são gânica, de cor escura, conhecida pelo nome de solo mais intensos, como na costa do Maranhão, na for- vegetal, não indicada no fluxograma uma vez que ma de campos de dunas. As dunas apresentam a pode ocorrer em qualquer tipo de solo. típica estratificação cruzada dos solos eólicos. Para a identificação de coluviões de recuo No Sul do Brasil, em regiões ambien- de encostas é necessária uma avaliação regional, talmente degradadas da Formação Botucatu, seus verificando-se a presença de "cuestas", mesmo HOMOGÊNEO SOLO ELUVIAL ISOTRÓPICO (SE) RESIDUAL HETEROGÊNEO SOLO DE ALTERAÇÃO ANISOTRÓPICO (SA) SOLO TRANSPORTADO VIA FLUVIAL ALUVIÃO (AL) SEM BLOCOS COLUVIÃO DE ROCHA (CO) VIA GRAVITACIONAL COM BLOCOS TÁLUS DE ROCHA (TT) VIA SEDIMENTOS MARINHOS AÇÃO DO MAR (SM) VIA EÓLICA SOLOS EÓLICOS Fig.5 Fluxograma para identificação de tipos de solo. Solos e Rochas, São Paulo, 19, (2): 117-136, Ago., 1996. 129LUIZ F. VAZ afastadas do local de ocorrência do solo e de morros lines"). Alguns autores questionam as linhas de testemunho, estes últimos quase sempre, associados seixo como indicativas de superfícies pretéritas a colúvios de recuo, conforme indicado na Figura 4. do terreno, porém, essas linhas persistem como as Em geral, as condições geomorfológicas são principais indicadoras da ocorrência de coluviões. suficientes para a distinção entre solos residuais e A presença de coluvião pode ser ainda de- transportados, porém, mesmo nos casos mais evi- tectada pela elevada porosidade e pela uniformi- dentes será necessária a utilização de outros cri- dade de suas propriedades físicas, em particular a térios de interpretação geológica, através de apro- granulometria, que se refletem em índices de re- ximações sucessivas. sistência à penetração uniformes ao longo do per- Os solos de alteração são facilmente identi- fil. As feições geomorfológicas típicas dos ficáveis pela heterogeneidade e anisotropia im- coluviões também são utilizáveis, entretanto, es- postas pelas estruturas reliquiares da rocha de ori- sas feições não são notáveis quando os corpos gem. No caso de rochas de textura uniforme, coluvionares são pouco espessos. como, por exemplo, os diabásios e alguns are- Os coluviões de recuo de encostas, por apre- nitos, a identificação do SA pode tornar-se mais sentarem grande extensão e espessura, são fre- difícil, especialmente em amostras amolgadas, qüentemente confundidos com solos eluviais, porém, mesmo nesses casos, o SA apresentará co- principalmente porque são igualmente homo- res variegadas, o que é um bom indicador. gêneos e isotrópicos e podem ficar sujeitos a Os solos eluviais são caracterizados pela sua retrabalhamento por erosão, apresentando uma cor homogênea e pela sua isotropia, conseqüên- superfície topográfica com colinas e vales suaves, cia da ausência total das estruturas da rocha mãe. típica de solos eluviais derivados de rochas bran- Além disso, somente podem ocorrer acima do SA, das. Entretanto, em geral, coluviões de recuo para os quais passam gradualmente. estão associados a extensas superfícies aplaina- Os aluviões, terraços e sedimentos marinhos das, com inclinação muito suave e vales esparsos, apresentam-se, em geral, como camadas interca- encaixados. Além disso, a presença de "cuestas" ladas de granulometria diferente, com estratos e e morros testemunhos está sempre associada a acamamentos típicos do processo de sedimen- esse tipo de coluvião. tação a que foram submetidos. A presença de ar- Quando coluviões capeiam solos eluvi- gila orgânica é determinante da ocorrência de alu- ais, com pequena espessura, situação freqüente viões ou sedimentos marinhos, da mesma forma em encostas de média declividade, a diferencia- que sedimentos aluvionares, em cotas mais altas ção entre os dois tipos de solo pode tornar-se do que os aluviões atuais, determinam a ocorrên- muito difícil, uma vez que, tanto o solo eluvial cia de terraços fluviais. A individualização das como o colúvio, são homogêneos e isotrópicos. várias camadas e respectivos contatos, que cons- Como elemento auxiliar a cor mais clara dos co- tituem um pacote aluvionar, pode tornar-se muito luviões e suas propriedades geotécnicas podem difícil devido ao caráter errático da deposição. ser utilizadas. Os corpos de tálus podem ser confundidos Quando a separação é impossível, usa-se a com solo residual com blocos de rocha. Quando expressão solo resíduo-coluvial para indicar a constituídos por blocos de rocha xistosa ou possibilidade de existência de colúvio ou a pre- estratificada, sua identificação é facilitada pelas sença de solos com características coluvionares, diferentes atitudes dessas estruturas em cada blo- mas que não puderam ser separados do solo co. Nos tálus constituídos por solos e blocos, que eluvial (SE) subjacente. são a grande maioria, o solo intersticial, em geral, apresenta cor escura, servindo, ainda, como indi- 6.2Terminologia cador da ausência de SA, o que elimina a possibi- Para fins de obras civis, os solos devem ser lidade de blocos de rocha "in situ". identificados pela sua origem geológica e por um A identificação de coluviões, sem restri- sistema de classificação geotécnica, apropriado ao ções, é obtida quando solos com características tipo da obra. coluvionares ocorrem depositados sobre aluvi- A classificação tátil-visual é o sistema de ões, como em Tucuruí (Buosi et al., 1981) e mui- classificação geotécnica mais empregado, princi- tos outros exemplos. Quando são depositados palmente pela facilidade com que pode ser apli- sobre solos eluviais, o que ocorre na maioria das cado no campo ou em amostras de sondagem. vezes, a identificação dos coluviões pode ser fei- Quando disponíveis, podem ser utilizados os sis- ta pela presença de linhas de seixo ("stone temas de classificação de laboratório, dos quais 130 Solos e Rochas, São Paulo, 19, (2): 117-136, Ago., 1996.CLASSIFICAÇÃO GENÉTICA DOS SOLOS E DOS HORIZONTES DE ALTERAÇÃO DE ROCHA EM REGIÕES TROPICAIS mais conhecido é a Classificação Unificada dos blocos ou solo e a porcentagem relativa desses Solos, derivada da classificação de Casagrande materiais, conforme os exemplos abaixo: (1948). Para regiões tropicais e, principalmente, SA de gnaisse, com de blocos de RAD para obras rodoviárias, Nogami e Villibor (1981, (gnaisse), de até 20 cm de diâmetro e até 1 m 1990) desenvolveram o sistema MCT, que utiliza acima do topo de RAM; corpos de prova miniaturizados. RAD (basalto), com zonas de RAM e faixas sub Admitindo-se que se disponha apenas da horizontais de até 10 cm de espessura de SA e classificação tátil-visual, os exemplos abaixo in- SE de granito, com matações dispersos de RAD/ dicam a classificação de alguns solos, consi- RS de até 1,5 m de diâmetro. derando-se sua origem geológica: Esses critérios são suficientes para atender SOLO ELUVIAL, de basalto, argila pouco a maioria das situações usualmente encontradas. arenosa fina, vermelho escuro. Entretanto, podem ocorrer perfis de intem- SOLO DE ALTERAÇÃO, de gnaisse, areia perismo, freqüentes em rochas sedimentares, fina, siltosa, pouco argilosa, com fragmentos de como o apresentado por Dobereiner et al. (1990), mica, cores variegadas cinza e amarelo. onde bancos de rocha dura se intercalam com ca- COLÚVIO, argila arenosa fina, muito porosa, madas mais suscetíveis à produzindo vermelho claro. camadas intercaladas de SA e RAM ou RAD. ALUVIÃO, areia fina, pouco siltosa, com nódulos Em rochas expansivas, como no caso de argilosos e seixos até 1 cm, cinza amarelada. folhelhos e argilitos, a identificação dos hori- TÁLUS, blocos de gnaisse (RAD/RS) com zontes também poderá apresentar alguma difi- diâmetro entre 0,2 e 0,7 m em matriz de solo culdade devido ao empastilhamento resultante areno argiloso, cinza escuro. da expansão, que pode afetar desde o solo de al- Os exemplos acima são simplificados, ser- teração até a rocha sã, modificando suas carac- vindo apenas como orientação. Devem ser adicio- terísticas de resistência. nados parâmetros de consistência e compacidade e, no caso de solo de alteração, a atitude da 7.2 Classes de alteração de rocha xistosidade e outras estruturas como abaixo: As apreciáveis variações da resistência à al- Xistosidade nítida a NW, com fraturas teração, oferecidas pelas rochas, dificultam a atri- preservadas a verticais, espaçadas de buição de classes ou graus de alteração baseados 1,5m, com filmes argilosos submilimétricos. na alteração mineralógica. Essa dificuldade é mai- Caso se trate de amostras obtidas em or nas rochas metamórficas de baixo grau e nas barriletes SPT, a atitude das estruturas não pode rochas sedimentares brandas, uma vez que, certas ser determinada; entretanto, será possível indicar rochas, como as sedimentares com cimento argi- seu ângulo de mergulho. loso, sequer apresentam minerais sãos. Entretanto, a utilização de classes de altera- 7. CRITÉRIOS DE CAMPO PARA ção associadas aos processos de escavação e per- A IDENTIFICAÇÃO DOS furação, permite universalizar sua aplicação, uma HORIZONTES DE ROCHA vez que, qualquer rocha em qualquer estágio de alteração, sempre será enquadrada em determina- 7.1 Terminologia do processo de escavação e perfuração. Assim, A separação entre os horizontes de rocha rochas resistentes, como os granitos e gnaisses, deve ser feita segundo os métodos de escavação e apresentarão as três classes de alteração (RS ou perfuração apresentados na Figura 2, sendo o mé- R1, RAD ou R2 e RAM ou R3), enquanto outras, todo de escavação o critério mandatório. Deve ser menos resistentes, como um arenito mal cimenta- observado que, em determinadas situações, são do, poderá apresentar apenas a classe R3 (RAM). necessários cuidados especiais para a identifica- Certas rochas sedimentares muito brandas, como ção dos horizontes de rocha a partir dos métodos os evaporitos e boa parte dos sedimentos da Ba- de perfuração, conforme discutido no item 4.2.4. cia de São Paulo, sequer apresentam a classe R3, A presença de matações imersos no solo ou por serem escaváveis com lâmina de aço, o que de blocos de rocha nos contatos SA/RAM e as zo- as coloca na classe S2, solo de alteração. nas de transição que podem ocorrem no contato Para orientar a aplicação das classes de al- RAM/RAD deverão ser identificadas pelo mate- teração aos vários tipos de rocha foram definidos rial predominante, acrescentando-se a presença de grupos de rocha e limites entre as classes através Solos e Rochas, São Paulo, 19, (2): 117-136, Ago., 1996. 131LUIZ F. VAZ da resistência à compressão uniaxial (RCU). Este A redução da resistência mecânica das ro- parâmetro foi escolhido uma vez que, as proprie- chas com a alteração tem sido objeto da atenção dades da rocha que determinam sua resistência à de poucos autores, destacando-se os trabalhos de alteração estão intimamente ligadas àquelas que Dearman sobre granito no Reino Unido (Dear- definem sua resistência mecânica, de tal sorte man, 1976 e Baynes et al., 1978) e de Zhao et al. que, em geral, quanto maior for a resistência me- (1994) sobre granito em Cingapura, este último cânica da rocha, maior será sua resistência à alte- sob clima tropical. No Brasil, Prestes et al. (1994) ração. Além disso, a resistência à compressão trataram sobre propriedades de resistência de uniaxial (RCU) pode ser obtida no campo através gnaisses alterados no Rio de Janeiro. Segundo os de medidas de resistência a compressão pun- dados desses autores, o termo correspondente à tiforme com esclerômetros ou pode ser estimada rocha alterada dura apresenta uma redução entre através da reação ao martelo de geólogo, confor- 40 e 70% na RCU em relação à rocha sã, enquan- me proposto pela ISRM (1983). to o termo correspondente à rocha alterada mole apresenta uma redução superior a 70% em rela- 7.2.1 Limites de RCU para as classes ção à RCU original da rocha. de alteração Considerando esses dados, bem como valo- Para estabelecer os limites de RCU para as res de RCU obtidos para rocha sã (RS) e rocha classes de alteração foram avaliadas várias clas- alterada dura (RAD e a experiência com a apli- sificações de rochas, segundo suas características cação do perfil de intemperismo da Figura 2, o li- de resistência mecânica, das quais a mais conhe- mite superior para a classe R2 (RAD) foi fixado cida é a proposta pela ISRM (1983), adaptada por em 30 MPa. Esse limite é variável em função de Hoek (1995). características específicas de cada rocha como, Em relação à separação entre solo e rocha, por exemplo, a textura e a presença ou formação Campos (1989) e Soares (1991), discutem várias de minerais expansivos com a alteração. Esse li- classificações e estabelecem essa separação em 2 mite serve como orientação para as avaliações de MPa, enquanto Baynes et al. (1978) fixam este li- campo, já que a separação entre RAD e RS é feita mite em 1,88 MPa. O limite para escavação com pela alteração mineralógica. lâmina, que separa a classe S2 (SA) da classe R3 Definidos os limites entre as classes de alte- (RAM), é bem definido e foi fixado em 2 MPa. ração, foram estabelecidos grupos de rocha, em Deve ser notado, entretanto, que rochas sedi- função da RCU, indicando-se as classes ou graus mentares brandas podem apresentar RCU inferior de alteração presentes em cada grupo, conforme a 2 MPa. Segundo De Salvo et al. (1994), tratan- mostrado na Tabela 2. A classe S1, solo eluvial, do sobre rochas brandas paraguaias e Soares não é considerada por se tratar de uma diferen- (1991), sobre rochas brasileiras, essas rochas ciação da classe S2, solo de alteração, não sendo, apresentam um limite inferior de 0,5 MPa. propriamente, uma classe de alteração de rocha. O limite para escavação com escarificador Além dos três grupos de rocha, definidos pelos in- depende de vários fatores. Conforme Gripp tervalos entre as classes de alteração, foi introdu- (1994), esse limite para rochas desprovidas de zido um quarto grupo, com RCU superior a 100 descontinuidades é de 10 MPa. Segundo Baynes MPa, uma vez que, apenas nessas rochas, estão et al. (1978), esse limite é de 7,5 MPa para a es- sempre presentes as três classes de alteração. carificação em rochas com fraturas com espa- Para a identificação expedita desses grupos çamento superior a 6 m, mas, pode alcançar, em de rocha no campo foram associadas reações ao rochas fraturadas, RCU's de até 300 MPa, caso o martelo de geólogo e outras características de espaçamento entre fraturas seja inferior a 60 mm. cada grupo. Para tanto, foi elaborada a Tabela 3, Gripp (1994) e Tammerick et al. (1994) discutem utilizando como base os critérios propostos pela outros fatores que afetam a viabilidade da escari- ISRM (1983), com as modificações apresentadas ficação, entre os quais a direção das estruturas por Hoek (1995). presentes na rocha e as características dos equi- pamentos empregados. Dessa forma, o limite su- 7.2.2 Correlação entre a RCU e as classes perior para a classe R3 (RAM) foi fixado em 10 de alteração de rocha MPa, considerando rochas francamente escarifi- Para correlacionar a resistência à compres- cáveis, ou seja, rochas sem descontinuidades e são uniaxial (RCU), de diferentes tipos de rocha, que podem ser removidas com equipamentos con- com as classes de alteração, foram compilados da- vencionais. dos da bibliografia e de outras fontes, abrangendo 132 Solos e Rochas, São Paulo, 19, (2): 117-136, Ago., 1996.CLASSIFICAÇÃO GENÉTICA DOS SOLOS E DOS HORIZONTES DE ALTERAÇÃO DE ROCHA EM REGIÕES TROPICAIS Tabela 2 Grupos de rocha para aplicação do perfil de intemperismo. GRUPO RCU (MPa) CLASSES DE ALTERAÇÃO PRESENTES (*) DURAS >100 todas, R1, R2, R3 e S2 MÉDIAS 30 a 100 R2, R3 e S2; R1 presente nas rochas com RCU mais alto BRANDAS 10 a 30 R2, R3 e S2; R2 ausente nas rochas com RCU mais baixo MUITO R3 e S2; nas rochas abaixo de 2 MPa BRANDAS 100 vários golpes para partir; para RCU >200, somente lascas e som de sino MÉDIAS 30 a 100 um ou dois golpes para partir; para RCULUIZ F. VAZ RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO UNIAXIAL (MPa) 1 2 4 6 8 10 20 30 40 50 60 80 100 150 200 250 300 BASALTOS MACIÇOS GRANITOS MIGMATITOS ARENITO "COZIDO" DIABÁSIOS QUARTZITOS PIROXENITOS PERFURAÇÃO CALCOSILICATOS HEMATITAS 'A PERCUSSÃO 'A PERCUSSÃO COM LAVAGEM 'A ROTAÇÃO COM TRADO ITABIRITOS DIORITOS ESCAVAÇÃO PEGMATITOS MÁRMORES LÂMINA ESCARIFICAÇÃO EXPLOSIVO DOLOMITOS METASEDIMENTOS MILONITOS CALCÁREOS METAMÓRFICOS BASALTOS VESIC-AMIG SILTITOS XISTOS FOLHELHOS ARGILITOS CALCÁREOS SEDIMENTARES FILITOS BASALTO LEVE DESDE 0.5 EVAPORITOS ARENITOS 2 10 30 100 300 100 R1 60 R2 CLASSES 30 DE ALTERAÇÃO R3 >10 S2 SOLO ROCHAS MUITO BRANDAS ROCHAS BRANDAS ROCHAS MÉDIAS ROCHAS DURAS GRUPOS Fig.6 Resistência à compressão uniaxial e classes de alteração apresentam RCU da ordem de 160 MPa, quando características de resistência da rocha sã, sendo útil exibem textura média e, de 140 MPa, quando a a utilização de procedimentos expeditos, como os textura é grossa. Esses mesmos dados revelam que mostrados na Tabela 3, para aferição. Alternativa- granitos gnaisse, de textura média e composição mente, o geólogo de campo poderá utilizar ensaios mineralógica similar aos biotita granito, apresen- de compressão puntiforme, para a avaliação da tam RCU média da ordem de 140 MPa, indicando RCU de rochas com mais de 25 MPa e a correla- que a xistosidade introduz apreciável redução na ção entre a RCU e o grau de coerência, mostrada resistência mecânica e, consequentemente, na re- na Tabela 1, para rochas de menor resistência. sistência à alteração. A mesma variação é observa- da na RCU de rochas sedimentares quando medida AGRADECIMENTOS paralela ou perpendicularmente à estratificação. A parte inferior da Figura 6 mostra os gru- autor agradece aos muitos amigos e cole- pos de rocha para aplicação do perfil de gas que contribuiram no fornecimento de dados e na revisão do texto. intemperismo, indicados na Tabela 2 e os limites de RCU entre as classes ou graus de alteração. A REFERÊNCIAS reta inclinada, que limita a parte superior da clas- se, indica que esta tende a desaparecer, à medida ABGE Diretrizes para execução de sondagens. que a RCU decresce. Dessa forma, conhecendo- ABGE, São Paulo, 1990. se a RCU da rocha, ficam definidas as classes de AGI. Dictionary of Geological Terms. Anchor alteração que podem nela ocorrer. A Figura 6 per- Books, New York, 1976. mite, também, estimar a RCU da rocha sã, conhe- BARATA, F.E. Landslides in the tropical region cendo-se a RCU da rocha alterada dura ou mole, of Rio de Janeiro. In: ICSMFE, 7, V. II, através da utilização dos percentuais de redução. Mexico, 1969. Em geral não estão disponíveis ensaios de BARROS, F. P. 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