Geologia de Engenharia 1 - Área 3 - Geologia Física

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Geologia de Engenharia I
Geologia Física
Sumário
• Coluna Estratigráfica Internacional
• Geologia do Brasil
• Geologia do RS
• Geologia Estrutural
• Investigações Geológicas
Estratigrafia
• Ramo da Geologia que estuda a sequência
das rochas no sub-solo.
• Busca determinar os processos e eventos que as formaram.
• Basicamente segue o princípio da sobreposição das 
camadas.
• A estratigrafia é muito importante para localizar 
depósitos minerais, inclusive o petróleo.
Eras Geológicas
Tempo Geológico
Linha do Tempo
Quadro estratigráfico Internacional da Comissão Internacional sobre 
Estratigrafia1 da União Internacional de Ciências Geológicas (2004)
América do Sul 
Estrutura Geológica do Brasil
Escudos Cristalinos.
• Corresponde a cerca de 36% do território brasileiro.
• Rochas do período Pré-Cambriano.
• Eon Arqueano - Vários tipos de rochas, especialmente o 
granito.
• Eon Proterozoico - Rochas mais abundantes são as 
metamórficas (minerais como o manganês e o ferro).
Estrutura Geológica do Brasil
Bacias Sedimentares.
• Cerca de 58% do território.
• Estruturas mais recentes que os Escudos Cristalinos.
• Na áreas Paleozoica as jazidas carboníferas.
• Nos terrenos da era Mesozoica, o petróleo é abundante. 
Nos terrenos da era Cenozoica acontece um processo de 
sedimentação bem intenso, correspondentes às planícies.
Geologia do Brasil
Bacias Sedimentares do Brasil
Áreas licitadas para exploração de petróleo
Estrutura Geológica do Brasil
Terrenos Vulcânicos
• Ocupam apenas 8% do território brasileiro, Derrames 
vulcânicos, onde a lava originou as rochas de diabásio e 
basalto. 
• Esse último é o grande responsável pela formação do tipo 
de solo mais fértil do nosso país, a tão conhecida “terra 
roxa”.
Estrutura Geológica do Brasil
Bacia do Paraná origem clima desértico
• Períodos: Triássico, Jurássico e início do Cretáceo a atual.
• Formado por Campos de dunas (Deserto Botucatu).
• No Período Jurássico, a plataforma continental foi 
reativada.
• Processo de ruptura do supercontinente Gondwana e à 
formação do Atlântico Sul.
Origem da Formação Serra Geral 
• Ocorrência de dezenas de eventos de vulcanismo cobriram 
todo o deserto Botucatu.
• Condição climática desértica continuou durante todo o 
período.
• Deposições eólicas de duração variável.
• Duração e quantidade de material depositado pelos 
eventos de vulcanismo fissural foi variável.
• A espessura das camadas do arenito eólico e das rochas 
vulcânicas é bastante variável
Derrames Basálticos 
Rochas efusivas (Formação da Serra Geral) da bacia do Paraná. Sucessão de derrames 
basálticos 
Chapada dos Guimaraes
Chapada dos Guimarães (Mato Grosso)
Itaibezinho (RS)
Formação Serra Geral
Formação Arenito Botucatu
Incopel – Estância Velha RS
Formação Serra Geral
Arenito Botucatu
Extração Blocos Arenito Botucatu
Formação Botucatu
Aula de Campo -Turmas GEO1
Formação Botucatu
• Formação geológica da Bacia do Paraná.
• Resultado da grande desertificação do ainda 
continente Gondwana.
• Deserto Botucatu”, semelhante ao deserto do Saara.
• Área superior a um milhão de km².
• Campos de dunas, depositados por ação eólica.
• Espessos pacotes de arenitos que hoje constituem o 
importante Aqüífero Guarani.
Aquífero Guarani
• Importante recurso natural presente na Bacia do Paraná é 
a água subterrânea do Aquífero Guarani, que constitui um 
dos maiores aquíferos do mundo.
• Maior reserva subterrânea de água da América do Sul.
• Possui uma área de ocorrência de cerca de 1,2 milhões de 
km², um volume de aproximadamente 46 mil km³.
• Espessuras que variam de zero a 800m.
• Profundidade máxima por volta de 1800 metros.
• Cerca de 70% do aquífero situa-se no Brasil e o restante 
está localizado na Argentina, Paraguai e Uruguai.
Aquífero Guarani
• Formado principalmente por rochas arenosas de idade 
Triássica a Jurássica.
• Recoberto por espessas camadas de basaltos da Formação 
Serra Geral, sendo confinado em cerca de 90% de sua 
área.
• A extração de água é maior no Brasil.
• Utilizada para abastecimento público, estâncias 
termais e irrigação.
• Nos outros países, o principal uso é em estâncias termais.
Bacia do Paraná
Aquífero Guarani
Modelo hidrogeoquímico do Aquífero Guarani.
http://www2.uol.com.br/sciam/reportagens/a_redescoberta_do_
aquifero_guarani.html
Novos estudos sobre o Aquífero Guarani
• O megarreservatório hídrico subterrâneo da América do 
Sul não é o "mar de água doce" que se pensava existir.
• Novos estudos sobre sua diversidade geológica revelam 
que, em espaços de algumas centenas de quilômetros, sua 
potencialidade pode variar drasticamente.
• Enquanto algumas áreas são excelentes, em outras a água 
é inacessível, escassa ou não-potável
Geologia do RS
Planalto
• Lavas magmáticas (basaltos) e sedimentos 
intertrápicos (arenito)
• São até 30 derrames de lava basáltica superposta, com 
alturas de pouco mais de 1000 metros.
• Iniciam no Rio Grande do Sul e estendem-se até o 
Mato Grosso do Sul, com idades de poucos mais de 
110 milhões de anos
Escudo Sul - Riograndense
• Constituído de rochas diversas, com idades que alcançam os 2 
bilhões de ano.
Ígneas
• Granito Santana, Granito Viamão , Granito Lavras;
Metamórficas
• Gnaisse Cambaí, Xistos Vacacaí, etc...
Sedimentares
• Rochas sedimentares antigas; Arenitos, etc..
Depressão Periférica
Depressão Periférica é formada por sedimentos 
gondwânicos, portanto arenitos, siltitos, argilitos, folhelhos e 
carvão
Sedimentares
• Lamitos (siltito, argilito, folhelho), Arenitos, Ruditos
(conglomerados)
• ex. Arenitos da Formação Rosário do Sul
Igneas
• Hipoabissais (diques e sills)
Porto Alegre – Zona Sul
Planície Costeira
Sedimentares
• Boa parte ainda não consolidada.
• É uma barreira arenosa múltipla originada através de 
sucessivas transgressões e regressões no último milhão 
de anos. 
• Compõe-se basicamente de areia. Turfa também 
ocorre, mas em volumes pequenos.
Planície Costeira
Planície Costeira
Coluna 
Estratigráfica 
Bacia do Paraná
Geologia Estrutural
Geotectônica
Geo tekton
terra construir
• Estudo das estruturas geradas pelos movimentos da crosta
terrestre
• Orogenia
• Isostasia
• Feições/Formas
Orogenia
Oro genia
Montanha formar
• Processo de formação de montanhas, 
• Ocorre com choque de placas e vulcanismo
• Grandes dobramentos e falhamentos
• Ex. Andes, Alpes, Rocky Mountains, Himalaia.
Isostasia
Isos stasis
Igual parado
• Placa "flutua" sobre Manto Superior 
• Crosta apresenta espessura variável
• Crosta está em equilíbrio isostático em alguns pontos, em outros 
ocorrem soeerguimentos, rebaixamentos, etc...
• Movimentos verticais em grandes áreas da crosta
• Subida e descida buscando o equilibrio
• Grandes regressões e transgressões marinhas 
• Processo muito lento
• Exemplo: Planíce costeira do RS
Tectônica de Placas
 https://moodle.ufrgs.br/pluginfile.php/1140799/mod_reso
urce/content/1/Tectonica%20de%20Placas.mp4
Placa Sul-Americana no contexto global
Porção continental (América do Sul), porção oceânica (Atlântico Sul). Ao 
norte, a placa do Caribe; a oeste, as placas de Cocos, Nazca e Antártica; ao sul, 
a placa de Scotia; na extremidade oriental, a cadeia mesoceânica
(modificado de Condie, 1989)
Feições
(Formas)
Feições (Formas)
Microscópicas
Composição Mineralógica• Minerais Essenciais, Secundários, Alterados
Textura / tamanho e arranjo dos minerais
• Microestruturas
• Dobras
• Estratos
• Foliações, etc...
Feições
Macroscópicas
• Litologia
• tipo rocha
• Descontinuidades
• Mudança de meio; foliação; deformações (dobra;fratura, etc); 
camadas
• Alteração
• Menor resistência, maior porosidade...
Fratura/Falha Dobra
Deformações
• Atectônica
• Tectônica
Deformação Atectônica
 Ocorre próximo a superfície
 Não são geradas por esforços tectônicos. 
 Comuns em R. Sedimentares.
 Provocadas por:
 Distribuição irregular de peso de estratos sobrepostos / atuação 
gravidade / peso
 Variações de volume (gretas, argilas)
 Escorregamentos de depósitos sedimentares
 Peso de geleiras etc...
Deformação Atectônica
Deformação Atectônica
Deformação Atectônica
Deformação Atectônica
Deformação Tectônica
 Mostram Tensão e Deformação (stress/strain)
 Em qualquer ambiente geológico, as rochas estão sujeitas a 
esforços de diferente natureza. 
 Esforços atuam deformando e imprimindo novas características 
estruturais às rochas.
 Os esforços são chamados de tensões e seus efeitos nas rochas 
são as deformações.
Deformação tectônica - Tensão
Tensão /Stress
a) Tensão confinante
equidirecional
b) Tensão diferencial
tração 
compressão
cisalhe (shear)
Deformação / strain
• Quando uma rocha é submetida a uma tensão ela sofre deformação
• Comportamento da curva tensão-deformação depende de suas
características reológicas (propriedades mecânicas frente às
condições de P e T)
Deformação tectônica - Deformação
Rocha competente: Rochas qzo-feldspáticas
suportam pouca deformação dúctil sob tensão
Rocha Incompetente: Rochas micáceas suportam
muita deformação dúctil sob tensão
S
a
n
 A
n
d
re
a
s
 fa
u
lt , C
A
, U
S
A
FRATURAS
Juntas (fraturas c/deslocamento pequeno)
Falhas (fraturas c/deslocamento grande)
Fraturas: Juntas
• São planos ou superfícies de fraturas onde praticamente não 
ocorreu deslocamento relativo das paredes rochosas separadas 
pela fratura
• Normalmente ocorrem por Tração (resfriamento, etc..)
Juntas
Juntas
Origem das Juntas
Juntas origem não tectônica
Juntas origem não tectônica
FALHAS
• As falhas resultam de deformações rúpteis nas rochas da crosta 
terrestre.
• São expressas por superfícies descontínuas com deslocamento 
diferencial de poucos centímetros a dezenas de Km.
• A condição básica para a existência de uma falha é que tenha 
ocorrido deslocamento ao longo da superfície.
• Se ocorrer movimento perpendicularmente à superfície, a 
estrutura receberá o nome de fratura. 
• São planos ou superfícies de fraturas onde houve deslocamento 
relativo entre os blocos de rocha separados pela fratura.
Fraturas: Falhas
• Planos de falha são normalmente inclinados de forma que se 
pode caracterizar os blocos de capa (teto, hanging wall) e lapa 
(footwall).
• Movimento relativo entre os blocos mostra:
• estrias (slickensides)
• degraus (steps) nas falhas frágeis
• lineações de estiramento (stretching lineations) nas falhas 
dúcteis.
• Em geral não é possível identificar qual o bloco que 
movimentou (capa ou lapa) e qual o que permaneceu fixo;
• Leva-se em conta o movimento relativo entre os blocos.
• O movimento relativo é determinado por meio de estrias 
(slickensides) e degraus (steps) nas falhas frágeis e 
lineações de estiramento (stretching lineations) nas falhas 
dúcteis. 
• A quantificação do movimento relativo (rejeito), somente 
pode ser feita a partir da determinação da separação entre 
estruturas geológicas originalmente em contato. 
Caracterização das Falhas
Slickensides / estrias
Tipos de Falhas
Compressão Tração Cisalhamento
quebra
deforma
Classificação de acordo com o mergulho e direção
 Falhas normais:
– Capa move-se no sentido do mergulho do plano de falha. 
Formam estruturas tipo GRABEN e HORST.
Fraturas: Falhas
Classificação de acordo com o mergulho e direção
• Falhas inversas e de cavalgamento: 
– Capa move-se no sentido contrário ao do mergulho do 
plano de falha. 
– Produzem a sobreposição de unidades de rocha e o 
levantamento de cadeias montanhosas. 
– São formadas por esforços compressivos aplicados ao 
longo da crosta terrestre
Fraturas: Falhas
Falhas Inversas
Falhas inversas: mergulho do plano de falha > 150
Falhas de cavalgamento:
mergulho do plano de falha < 15
Falha Inversa
Falha Inversa
Falha Inversa de Carreamento
Classificação de acordo com o mergulho e direção
• Falhas transcorrentes
• Falha cuja direção de deslocamento relativo dos blocos é 
aproximadamente horizontal (// a direção da falha), 
• Blocos de falha movimentaram-se lateralmente
Fraturas: Falhas
David Lynch.
Placa do Pacifico
Placa Norte Americana
Cataratas Victory – Zimbabwe/Zambia
DOBRA
Dobra
Flancos:
• segmentos laterais da dobra
Eixo:
• culminação (fechamento) dos flancos da dobra
PA / Plano Axial:
• superfície imaginária que divide a dobra em dois 
segmentos (flancos) simetricamente dispostos e que 
passa pelo eixo da dobra
Dobra : Anticlinal / Sinclinal
Dobra
Classificação de acordo com a orientação espacial de seus 
elementos geométricos:
Dobras verticais: PA e o eixo são verticais;
Dobra
Classificação de acordo com a orientação espacial de seus 
elementos geométricos:
Dobras normais: PA vertical e o eixo horizontal;
Dobra
Classificação de acordo com a orientação espacial de seus 
elementos geométricos:
Dobras recumbentes: PA e o eixo são horizontais;
Resumo deformação das rochas
Investigações
Geológicas
Porque investigar a GEOLOGIA 
local?
• Para compreender geologia e estruturas
• Maneira segura de obter conhecimento 
sobre influência de solos e maciços 
rochosos nas obras de engenharia.
São Paulo – Obra do Metro
Desbamento do Muro de Contenção
Porto Chibatão – Manaus 2011
Região Painha Grumari - Caracterização geológico-
geotécnica do movimento de massa no município do 
Rio de Janeiro, RJ - 2010
Escorregamentos Nova Friburgo (Rio de Janeiro ) -2011
TECNOLOGIA 
• Os estudos aplicados de identificação e de determinação 
da persistência das estruturas à engenharia
• O objetivo principal é a caracterização estrutural e suas 
implicações nas obras diversas.
• O resultado esperado é a determinação do comportamento 
mecânico do maciço rochoso. 
BARRAGENS 
• Problemas de fugas d’água 
• Ruptura da barragem 
ESTRADAS
• Problemas com cortes de estradas 
• Problemas de recalque no leito da estrada 
ENGENHARIA DE MINAS
• Problemas no mapeamento geológico-estrutural.
• Problemas no mapeamento de mina e determinação de 
reservas.
• Problemas na lavra
• Dificuldade no beneficiamento
• Segurança 
Escoramento do teto
Caimento em Mina de Carvão
Falhamento – Mina metálica (minério cobre)
FRATURAS E OBRAS DE ENGENHARIA
• As fraturas, principalmente as falhas, sempre terão 
influência nas obras de engenharia.
• Falhas abertas poderão causar mais e maiores problemas 
geotécnicos em relação às falhas fechadas ou cimentadas.
• De outro modo, falhas de tração tendem a apresentar 
menos problemas que falhas de compressão. 
TÚNEIS (INTERCEPTADOS PORFALHAS) 
• Escorregamento de camadas 
• Escorregamento de material intemperizado relacionado à 
falha 
• Aumenta o bota-fora 
• Aumenta a quantidade de material usado (escoramento e 
paredes mais espessas) 
Bloqueio por escorregamento túnel 
Rebouças – Rio de Janeiro
Falha geológica e deslizamento exigiram readaptações na construção de túneis 
no Rio Grande do Sul (2011)
BR 101 – Morro Alto 
http://piniweb.pini.com.br/construcao/infra-estrutura/falha-geologica-e-
deslizamento-exigiram-readaptacoes-na-construcao-de-tuneis-206833-1.aspx
FUNDAÇÕES 
• Zonas de falhas e falhas podem apresentar regiões mais 
intemperizadas ao longo de sua extensão.
• Necessitam procura de material mais resistente em 
profundidades maiores.
•
• Retirada do material alterado e substituição por concreto. 
Tipos de estudos
• Métodos diretos: Quando se utilizam métodos que 
indicam os resultados através do contato direto entre o 
equipamento e o maciço rochoso. Ex.: sondagens; 
• Métodos indiretos: Quando se utilizam métodos que 
indicam os resultados através do contato indireto entre 
equipamentos e o maciço rochoso. Faz uso das 
propriedades físicas e químicas das rochas. Ex.: geofísica. 
Investigações de Superfície
• Métodos Indiretos
• Aero-foto-geologia (indireto) / Projeção Estereográfica.
• Imagens de Satélite (indireto)
• Gravimetria: mudança no campo magnético devido a 
minerais densos ( Fe, Cu, etc..)
• Métodos Diretos
• Levantamento geológico de campo (direto)
• Estudo regional (geologia e estruturas)
• Estudo local (geologia e estruturas)
Investigações Subterrâneas
Métodos Indiretos
 Geoquímica
 Anomalias quimicas no solo - ppt, ppm
 Geofísica
 Refração e reflexão de onda sísmica
 Métodos potenciais
 Magnetometria / detecta anomalias magnéticas, etc..
 Métodos elétricos
 Resistividade (resistência a passagem de corrente)
 GPR, etc...
Métodos Geofísicos
• Procuram identificar as litologias em subsolo por meio das 
propriedades físicas das rochas.
• Velocidade de propagação de ondas, resistividade elétrica, 
densidade, campo magnético, etc.
• As propriedades físicas estão relacionadas com 
características geológicas como litologias, grau de 
alteração, falhamentos, fraturas, entre outras. 
Anomalia Gravimétrica
S
ís
m
ic
a
Investigações Subterrâneas
Métodos Diretos (Sondagem)
– Trado (manual e mecânico)
– STP
– Poço / tricheira
– Perfuraçao
–Destrutiva / percussão
–Rotativa
Trado
SONDAGEM 
ROTATIVA
OPERAÇÃO DE SONDAGEM
Mostra os trabalhos de sondagem para coleta de 
informações visando o planejamento mineração. 
DETALHE DA OPERAÇÃO DE SONDAGEM
Vista da sonda. 
Colocação/retirado do hasteamento
no Furo.
OPERAÇÃO DE SONDAGEM -
BARRILETE
Detalhe da retirada de testemunhos que 
serão objeto de estudos e análises do 
material.
Essêncial para o planejamento da 
mineração.
CAIXA COM TESTEMUNHOS DE 
SONDAGEM 
Detalhe da colocação dos 
testemunhos em caixas.
As condições de coleta, 
manuseio e acondicionamento 
são importantes para a 
confiabilidade dos estudos que 
serão realizados.
Depósitos subhorizontais de grande extensão
Vista em Planta
Malha de sondagem
Seção Vertical
Jazida do Leão