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Notas de aula Prof. Carlos José de Mesquita Agosto/2015 Apresentação As dificuldades encontradas nas universidades brasileiras de aquisição de bibliografias de qualidade e em quantidade suficiente para atender seus estudantes de cursos de graduação, aliadas aos problemas das editoras nacionais em publicar livros didáticos, seja devido a seu alto custo ou a sua pequena tiragem, fazem com que os professores universitários tenham grandes dificuldades de cumprir com seu verdadeiro papel de educadores, passando a atuar como meros repassadores de conhecimento e utilizando para isto a sórdida figura da “apostila” ou “nota de aula”. Você deve estar pensando ser incoerente se iniciar uma publicação desta natureza justamente falando-se mal dela. Na verdade o problema de qualquer “apostila” é a forma como o aluno a encara. É preciso que se entenda que uma publicação desta natureza nada mais é que um guia de estudos, a ser utilizado pelo aluno para adquirir conhecimentos básicos, posteriormente enriquecidos por consultas a livros, onde verdadeiramente os assuntos são abordados de forma completa. Para isso, estas “Notas de Aulas” não apresentam ilustrações ou tabelas, e quando o fazem é apenas na forma de instrumento prático para consulta rápida em trabalhos práticos. Para consultas aprofundadas devem ser consultados os livros texto indicados pelo professor. Entendendo a maneira correta de utilizar este volume, ele poderá lhe ser muito útil. Agradeço quaisquer correções quanto a erros constados e sugestões que possam melhorar esta publicação. O livro texto base para a elaboração destas notas de aula é Geologia Aplicada à Engenharia de Nivaldo José Chiossi (Editora do Grêmio Politécnico). A disciplina está estruturada em capítulos a seguir apresentados: Capítulo 01 – Introdução à Geologia Capítulo 02 – Crosta da Terra Capítulo 03 – Minerais Capítulo 04 – Rochas Capítulo 05 – Rochas magmáticas Capítulo 06 – Rochas sedimentares Capítulo 07 – Rochas metamórficas Capítulo 08 – Identificacao macroscópica das rochas Capítulo 09 – Elementos sobre solos Capítulo 10 – Solos e rochas como materiais de construção Capítulo 11 – Estruturas geológicas Capítulo 12 – Investigação do subsolo Capítulo 13 – Mapas geológicos Capítulo 14 – Água subterrânea Capítulo 15 – Geologia prática Prof. Carlos Mesquita ELEMENTOS DE GEOLOGIA GEOLOGIA E POSIÇÃO DA GEOLOGIA DE ENGENHARIA INTRODUÇÃO 1.1 A GEOLOGIA DE ENGENHARIA Geologia ciência que trata da origem, evolução e estrutura da Terra, através do estudo das rochas (GEO = terra; LOGOS = estudo). Divide-se em: Geologia Física ou Geral estuda a composição e fenômenos que ocorrem na Terra; Histórica ® seqüência de fatos que resultam no atual estágio de desenvolvimento do planeta. APLICAÇÕES: mineração e à engenharia civil. GEOLOGIA DE ENGENHARIA: definida como a aplicação de conhecimentos das Geociências em estudos, projetos e obras de engenharia. Ou, de acordo com a definição da Associação Internacional de Geologia de Engenharia: “A ciência dedicada à investigação, estudo e solução de problemas de engenharia e meio ambiente, decorrentes da interação entre a Geologia e os trabalhos e atividades do homem, bem como à previsão e desenvolvimento de medidas preventivas ou reparadoras de acidentes geológicos”. GEOTECNIA: Geologia de Engenharia + Mecânica dos Solos + Mecânica das Rochas O estudo da Geologia de Engenharia abrange: Definição das condições da geomorfologia, estrutura, estratigrafia, litologia e água subterrânea das formações geológicas; Caracterização das propriedades mineralógicas, físicas, geomecânicas, químicas e hidráulicas de todos os materiais terrestres envolvidos em construção, recuperação de recursos e alterações ambientais; Avaliação do comportamento mecânico e hidrológico dos solos e maciços rochosos; Previsão de alterações, ao longo do tempo, das propriedades citadas anteriormente; Determinação dos parâmetros a serem considerados na análise de estabilidade de taludes de obras de engenharia e de maciços naturais; Melhoria e manutenção das condições ambientais e das propriedades dos terrenos. Portanto, a Geologia de Engenharia aborda: A utilização das rochas, solos ou materiais terrosos como material de construção; Os fenômenos que ocorrem na superfície da Terra e que podem trazer algum tipo de problema às obras, destacando-se a alteração, erosão e assoreamento nos diversos ambientes (rios, lagos, mares), os movimentos de massa e a ação da água em subsuperfície; Os maciços rochosos e terrosos, sua investigação e como devem ser apresentados ao engenheiro; Exemplos de conhecimentos geológicos necessários ao projeto, construção e conservação de diversos tipos de obras. HISTÓRICO DA GEOLOGIA - Geologia como ramo específico da ciência para estudo da Terra – séc. VII; - Nicolaus Steno (1631-1686), Bispo de Hamburgo, é reconhecido como o fundador da Geologia como um ramo independente da Ciência; - Dentre os pioneiros no desenvolvimento da Geologia, encontram-se J.G. Lehmann, estudioso alemão falecido em 1767, um dos primeiros a visualizar a possibilidade de ordenar a disposição e idade das rochas da crosta terrestre; - James Hutton (1726-1797), um escocês de Edimburgo, foi o primeiro grande nome nos anais da Ciência. Seu livro “Teoria da Terra”, publicado em 1785, trouxe as bases para os grandes avanços realizados durante o século XIX; - No século XIX, a nova ciência geológica defronta-se com uma série de preconceitos de ordem religiosa e filosófica – oposição às idéias a respeito da antiguidade da Terra; A moderna Geologia sofre influência da publicação “A origem das espécies” de Charles Darwin (1859); Em meados do século XIX, o progresso da sociedade industrial européia motivou grandes obras, possibilitando o desenvolvimento da Geologia; Desenvolvimento de novas ciências a partir de 1914: Mecânica das Rochas, Geomecânica e Mecânica dos Solos; A partir da década de 1950, houve um grande surto de desenvolvimento após a 2ª Guerra Mundial, exigindo a utilização de especialistas em todas as áreas de conhecimento científico e tecnológico, resultando no acelerado crescimento da Geotecnia. POSIÇÃO DA GEOLOGIA DE ENGENHARIA GEOLOGIA TEÓRICA OU NATURAL 2.1.1 FÍSICA: estudo dos tipos de materiais e seu modo de ocorrência bem como de estudo de certas estruturas. Mineralogia – trata das propriedades cristalográficas (formas e estruturas) físicas e químicas dos minerais, bem como da sua classificação; Petrografia – descrição dos caracteres intrínsecos da rocha, analisando sua origem (composição química, minerais, arranjo dos grânulos minerais, estado de alteração, etc.); Sedimentologia – é o estudo dos depósitos sedimentares e sua origem. As inúmeras feições apresentadas nas rochas podem indicar os ambientes que existiam no local no passado e assim entender os ambientes atuais; Estrutural – investiga os elementos estruturais presentes nas rochas e causados por esforços; Geomorfologia – trabalha com a evolução das feições observadas na superfície da Terra, identificando os principais agentes formadores dessas feições e caracterizando a progressão da ação de agentes como o vento, gelo, água... que afetam bastante o relevo terrestre. Em resumo: estuda a maneira como as formas da superfície da Terra são criadas e destruídas.2.1.2 HISTÓRICA: estudo da evolução dos acontecimentos e fenômenos ocorridos no passado. Paleontologia – estuda a vida pré-histórica, tratando do estudo de fósseis de animais e plantas micro e macroscópicos, sendo conhecidos através de seus restos ou vestígios encontrados nas rochas. Os fósseis são importantes indicadores das condições de vida existentes no passado geológico, preservados por meios naturais na crosta terrestre; Estratigrafia – trata do estudo da seqüência das camadas (condições de sua formação e a correlação entre os diferentes estratos ou camadas). GEOLOGIA APLICADA: ligada ao estudo da ocorrência, exploração de minerais e rochas sob o ponto de vista econômico, bem como à aplicação dos conhecimentos geológicos aos projetos e às construções de obras de Engenharia. 2.2.1 A ECONOMIA: envolve a aplicação de princípios geológicos para o estudo do solo, rochas, água subterrânea e sua influência no planejamento e construção de estruturas de engenharia, ou seja, é o estudo dos materiais do reino mineral que o homem extrai da Terra para a sua sobrevivência e evolução (substâncias orgânicas e inorgânicas). Mineração; Petróleo. A ENGENHARIA: emprego dos conhecimentos geológicos para a solução de certos problemas de Engenharia Civil, principalmente na abertura de túneis e canais, implantação de barragens, construção de estradas, obtenção de água subterrânea, projeto de fundações, taludes, etc. ESTRUTURA E CROSTA DA TERRA DEFINIÇÃO A Terra tem um raio médio de 6.370 Km e sua estrutura interna é constituída por três camadas concêntricas distintas: Litosfera ou Crosta: espessura de 120 Km; A crosta não é uma camada única, sendo constituída de várias placas tectônicas, divididas em três seções: continentes, plataformas continentais (extensões das planícies costeiras que declinam suavemente abaixo do nível do mar) e os assoalhos oceânicos (nas profundidades abissais dos oceanos). Sua espessura varia de 5 a 10 km sob os oceanos e, de 25 a 90 km, nos continentes. É formada por três grandes grupos de rochas: magmáticas ou ígneas, metamórficas e sedimentares. Manto: espessura de 2.900 Km; Camada pastosa (material magmático) composta de silício, alumínio, ferro e magnésio, sendo estes os elementos químicos predominantes. O manto constitui 83% do volume e 65% da massa interna do nosso planeta. Sua temperatura pode variar de 870º C, junto à crosta, até 2.200º C, junto à parte externa do núcleo. Núcleo: espessura de 3.300 Km; Constituído de Fe e Ni derretidos e sua temperatura varia de 2.200º C na parte superior até cerca de 5.000º C nas regiões mais profundas. Apesar da alta temperatura, a parte central do núcleo é formada de níquel e ferro em estado sólido – conseqüência da grande pressão do interior do planeta. CONSTITUIÇÃO Rochas: agregados naturais de um ou mais minerais – magmáticas (ou ígneas), sedimentares e metamórficas; Em volume: 95 % de rochas magmáticas e 5 % de rochas sedimentares; Em área: 25 % de rochas magmáticas e 75 % de rochas sedimentares; 99 % da crosta é constituída por oito elementos químicos: O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K e Mg, sendo o oxigênio dominante. Litosfera ou crosta terrestre é a camada menos densa da Terra e a mais consistente. É constituída de duas camadas: uma mais externa (SIAL) e outra mais interna (SIMA), com uma variação de temperatura de 15ºC até 1.200ºC; SIAL: são encontrados os elementos químicos que concentram 90% dos minerais formadores das rochas do subsolo da crosta, como o silício, alumínio, oxigênio e ferro. O SIAL apresenta espessuras variáveis, sendo mais espesso nas áreas continentais (50 Km) e praticamente zero nos oceanos e mares. É também chamado de camada granítica; SIMA: os elementos químicos dominantes são silício e magnésio e há o predomínio de rocha vulcânica conhecida como basalto. É também chamado de camada basáltica; A litosfera nos oceanos tem cerca de 5 km e só apresenta o SIMA, daí as ilhas oceânicas serem de natureza basáltica. MINERAIS 1. CONCEITO DE UM MINERAL MINERAL – é toda substância homogênea, sólida ou líquida, de origem inorgânica que surge naturalmente na crosta terrestre. Normalmente com composição química definida e, se formado em condições favoráveis, terá estrutura atômica ordenada condicionando sua forma cristalina e suas propriedades físicas. EXCEÇÕES: o petróleo e o âmbar são considerado minerais, embora não possuam composição química definida e serem matéria orgânica. Mineralogia – ciência que estuda as propriedades, composição, maneira de ocorrência e gênese dos minerais. Os minerais se formam por cristalização, a partir de líquidos magmáticos ou soluções termais, pela recristalização em estado sólido e ainda, como produto de reações químicas entre sólidos e líquidos. As rochas podem ser identificadas pelo tipo de mineral que as integra: Mineral essencial: o mineral caracteriza um tipo de rocha, como por exemplo, o granito que é constituído pelo quartzo, micas e feldspatos; Minerais acessórios: revelam condições especiais de cristalização; Minerais secundários: aparecem na rocha depois de sua formação, ou seja, são formados da alteração de outros minerais. ESTRUTURA INTERNA DOS MINERAIS Arranjo geométrico interno estrutura cristalina Macrocristalina; Microcristalina; Criptocristalina; Sem arranjo cristalino estrutura amorfa. Os minerais não-amorfos ocorrem como cristais, que são corpos com forma geométrica, limitados por faces, arranjadas de maneira regular e relacionadas com a orientação da estrutura cristalina. EXEMPLO: Estrutura interna e forma Halita (NaCl). Os cristais, com base nos elementos de simetria, foram reunidos em seis grupos, denominados sistemas cristalinos. CLASSIFICAÇÃO DOS MINERAIS De acordo com a composição química: Silicatos: feldspato, mica, quartzo, serpentina, dorita, talco; Óxidos: hematita, magnetita, limonita; Carbonatos: calcita, dolomita; Sulfatos: gesso, anidrita. De acordo como o elemento constituinte: Exemplo: hematita – Fe2O3 (trigonal romboédrico), magnetita – Fe3O4 (isométrico), goethita – HFeO2 (ortorrômbico), pirita – FeS2 (isométrico), marcassita – FeS2 (ortorrômbico), etc; Quanto à densidade: leves (menos densos que o bromofórmio) e pesados (mais densos – d = 2,89). Segundo a gênese e tipo de ocorrência do mineral: Magmáticos: são resultantes da cristalização do magma e constituem as rochas ígneas ou magmáticas. Nota-se n fase cristalina resultante a presença de vários minerais com composições e propriedades diferentes. Exemplo: rochas (basaltos, gabro, granito, etc) e depósitos minerais (magnetita, etc). Metamórficos: originam-se principalmente pela ação da temperatura, pressão litostática e pressão das fases voláteis sobre rochas magmáticas, sedimentares e também sobre outras rochas metamórficas. Exemplo: granada, andaluzita, cianita, etc. Minerais sublimados: são aqueles formados diretamente da cristalização de um vapor, como também da interação entre vapores e destes com as rochas dos condutos por onde passam. Minerais pneumatolíticos: são formados pela reação dos constituintes voláteisoriundos da cristalização magmática, desgaseificação do interior terrestre ou de reações metamórficas sobre as rochas adjacentes. Exemplo: topázio, berilo, turmalina, etc. Quanto à coloração: podem ser márficos ou fêmicos e félsicos ou cíclicos. PROPRIEDADES DOS MINERAIS 4.1 PROPRIEDADE FÍSICAS 4.1.1 DUREZA É a resistência que um mineral oferece à abrasão ou ao risco; A dureza depende da sua composição química e da estrutura cristalina; Na prática, utilizam-se escalas comparativas, representadas por certos minerais. Ex: Escala de Mohs – comporta dez graus e é constituída apenas por minerais que, quando pulverizados deixam um pó branco. Dureza Mineral Observações 1 Talco Risca-se com a unha. 2 Gipsita Risca-se com plástico comum e prego. 3 Calcita Risca-se com prego e canivete de aço. 4 Fluorita Risca-se com lima de aço e vidro de quartzo. 5 Apatita Material constituinte de ossos de animais. 6 Ortoclásio Não se risca com prego. Dureza do vidro comum. 7 Quartzo Não se risca com canivete de aço e vidro comum. 8 Topázio Não se risca com lima de aço. 9 Coríndon Material correspondente a abrasivo “alundum”. 10 Diamante Nenhum material pode riscar o diamante. 4.1.2 TRAÇO Propriedade de o mineral deixar um risco de pó, quando friccionado contra uma superfície não polida de porcelana branca, sendo necessário que o mineral tenha dureza inferior à porcelana; O traço nem sempre apresenta a mesma cor que o mineral. 4.1.3 CLIVAGEM Propriedade de um mineral se fragmentar segundo direções determinadas; Esta propriedade é uma boa característica de identificação, pois nem todos minerais apresentam clivagem; Podem ser: proeminente (Calcita), perfeita (Feldspatos), distinta (Fluorita) e indistinta (Apatita). 4.1.4 FRATURA É a superfície irregular que alguns minerais apresentam quando rompidos sob a ação de uma força diferente do plano de clivagem ou de partição; Os termos usados mais comumente para exprimir o tipo de fratura são: Concóide ou Conchoidal – é a mais comum, com superfícies lisas e curvadas de modo semelhante à superfície interna de uma concha (quartzo, vidro, galena, pirolusita); Acicular – rompimento na forma de agulhas ou fibras finas; Serrilhada – rompimento segundo uma superfície de forma dentada, irregular, com bordas angulosas; Irregular – rompimento formado por superfícies rugosas e irregulares. TENACIDADE É a resistência oferecida pelo mineral ao ser rasgado, moído, dobrado ou triturado. Podem ser classificados em: Friável ou Quebradiço – facilmente rompidos e são reduzidos com facilidade a pó (galena, pirolusita); Maleável – o mineral é estendido por uma força compressiva, transformando-se em uma lâmina fina ou folha por meio de deformação plástica permanente (ouro, cobre); Séctil – o mineral é cortado por faca ou canivete em folhas finas (cobre); Dúctil – o mineral é extraído e alongado por uma força distensional formando fios, por deformação plástica (ouro, prata); Plástico – diante de um esforço, o mineral se deforma plasticamente, e não retoma a sua forma original mesmo após a retirada do esforço (gesso, clorita); Elástico – recupera a forma primitiva ao cessar a tensão que o deforma, desde que não tenha atingido o limite de ruptura (mica). 4.1.6 FLEXIBILIDADE É uma deformação que pode ser: elástica ou plástica. 4.1.7 PESO ESPECÍFICO Corresponde ao peso do mineral em relação ao peso de igual volume de água, calculado através: esp. P ar P ar P água Onde: Par = peso do mineral no ar; Págua = peso do mineral imersa na água. O valor é constante para cada tipo de mineral, pois o resultado está relacionado com a sua composição e estrutura cristalina. 4.1.8 PROPRIEDADES ÓPTICAS Brilho: é a propriedade que os minerais possuem de refletir a luz. Não depende da cor, podendo o mineral apresentar brilho metálico ou não metálico. Ex: Pirita (ouro de tolo) Cor: importante característica de identificação dos minerais, estando relacionada com defeitos estruturais, composição química ou impurezas contidas no mineral. Podem ser classificados como: Incolores (acromáticos) – os raios luminosos atravessam-nos sem absorção na parte visível do espectro. Ex: diamante, cristal de rocha; Coloridos (idiocromáticos) – a cor resulta da presença de átomos de um dado elemento próprio do mineral. Ex: azurita – azul devido ao Cobre e rodonita – rosa devido ao Magnésio; Cor adquirida (alocromáticos) – a cor resulta da presença de átomos de um elemento que o mineral contém vestígios, como acontece, por exemplo, com certas variedades de quartzo, de halita, de turmalina, etc. A coloração pode ser proveniente da presença de núcleos coloridos produzidos por um defeito na estrutura cristalina sem mistura de outros elementos. Ex: quartzo fumado, ametista, diamante, fluorita; Aparentemente coloridos (pseudocromáticos) – produzem-se efeitos coloridos no cristal na seqüência de fenômenos ópticos. Ex: fratura, refração, curvatura, dispersão ou interferência dos rios luminosos. Microscopia: não será abordado. PROPRIEDADES MORFOLÓGICAS 4.2.1 HÁBITO: é a maneira mais freqüente como um cristal ou mineral se apresenta, segundo os seis sistemas cristalinos existentes. PROPRIEDADES QUÍMICAS: variam de acordo com sua composição química e podem ser classificados como óxidos, silicatos, carbonato, sulfetos, etc. Grupo Densidade Composição química Exemplos Leve < 2,9 Silicatos félsicos. Quartzo, ortoclásio, plagioclásio. Pouco pesado 2,9 ~ 3,4 Silicatos máficos. Anfibólios, Ortopiroxênio. Pesado 4,0 ~ 8,0 Óxidos e sulfetos de metal. Magnetita, pirita. Muito pesado > 8,0 Elem. nativos metálicos. Ouro, prata e platina nativos. DESCRIÇÃO DOS MINERAIS MAIS COMUNS DE ROCHAS PROPRIEDADES FÍSICAS GERAIS DOS MINERAIS DE ROCHAS FORMA E HÁBITO: geralmente os minerais não se apresentam como cristais, ou seja, não possuem forma geométrica. Considera-se, portanto, três tipos de rochas: magmática (maior probabilidade de formar minerais com forma própria – cristal idiomorfo), metamórfica (não apresentam cristais bem formados) e sedimentar (apresentam minerais desgastados). COR: quando puro, possui uma cor inerente, que pode variar de acordo com as impurezas. COR DO TRAÇO: não é critério para determinação de minerais CLIVAGEM: pode ser evidente nos minerais de rochas com granulação grossa. FRATURA: consideraremos uma só fratura: a concóide de quartzo. REAÇÕES QUÍMICAS: fazer uso do KCl (1:1) para obter a efervescência em carbonatos (calcários e dolomitos). PESO ESPECÍFICO: pouco usual. OS MINERAIS MAIS COMUNS DAS ROCHAS 1. Quartzo 6. Zircão 11. Topázio 16. Amianto 2. Feldspatos 7. Magnetita 12. Calcita 17. Talco 3. Micas 8. Hematita 13. Dolomita 18. Zeólitas 4. Anfibólios 9. Pirita 14. Caolim 19. Fluorita 5. Piroxênios 10. Turmalina 15. Clorita Algumas dessas rochas, devido à granulação muito fina, a exemplo de alguns tipos de basaltos, mostram-se em um exame a olho nu, com aparência de um único mineral (massas homogêneas). Todavia, quando observado ao microscópiopetrográfico e em casos extremos ao microscópio eletrônico, verifica-se que são constituídos por várias substâncias cristalinas e, às vezes, também por material amorfo (vidro). Segundo a gênese e tipo de ocorrência do mineral: Magmáticos: arsenopirita Metamórficos: cianita Minerais sublimados: enxofre Minerais pneumatolíticos: cassiterita Feldspato: mineral formador de rocha. ROCHAS 1. DEFINIÇÃO São agregados naturais de uma ou mais espécies de minerais e constituem unidades mais ou menos definidas da crosta terrestre. Exceção: lavas vulcânicas – nem sempre se mostram formadas por grânulos de minerais iguais ou diferentes, e sim constituídos de material vítreo, amorfo e de cores diversas. Classificação das rochas quanto à quantidade de tipos de mineral Simples ou uniminerálicas – formada por apenas uma espécie de mineral. Exemplo: quartzito – mineral único: quartzo (SiO2) mármore – mineral único: cristais de calcita (CaCO3) Composta ou pluriminerálicas – formada por mais de uma espécie de mineral. Exemplo: granito – presença de quartzo, feldspato e mica diabásios – presença de feldspato, piroxênio e magnetita Mineral – matéria mineral é aquela formada por processos inorgânicos da natureza e que possui composição química e estrutura definidas. Sob o ponto de vista mineralógico, as rochas existentes na Crosta são constituídas de somente 20 minerais. São eles: feldspatos (mais importantes e abundantes), feldspatóides, micas, ferromagnesianos, olivinas e serpentina, silicatos, óxidos, carbonatos, fosfatos, etc. CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS Em função da sua gênese: Magmáticas ou endógenas Sedimentares ou exógenas ou estratificadas Metamórfica ORIGEM E FORMAÇÃO DAS ROCHAS MAGMA: CORRESPONDE AO ESTADO DE FUSÃO DOS CONSTITUINTES FORMADORES DA TERRA E, PRINCIPALMENTE, FORMADORES DA CROSTA (SiO2; Al2O3; FeO; MgO; CaO; Na2O; K2O). ROCHA: É UM AGREGADO NATURAL DE UM OU MAIS MINERAIS, OU VIDRO VULCÂNICO, OU AINDA MATÉRIA ORGÂNICA, E QUE FAZ PARTE IMPORTANTE DA CROSTA SÓLIDA DA TERRA. RESFRIAMENTO + CONSOLIDAÇÃO MAGMA ROCHA ÍGNEA PELA ORIGEM DA TERRA, AS ROCHAS ÍGNEAS TERIAM SIDO AS PRIMERIAS A SE FORMAREM. APÓS A SUA FORMAÇÃO, AS ROCHAS ÍGNEAS PASSARAM A SOFRER A AÇÃO FÍSICO-QUÍMICA E BIOLÓGICA DOS AGENTES ATMOSFÉRICOS, O QUE LEVA A INSTABILIZAÇÃO DE SEUS MINERAIS E A FORMAÇÃO DO SOLO RESIDUAL. A ESTE PROCESSO, DENOMINAMOS DE INTEMPERISMO . INTEMPERISMO ROCHA ÍGNEA SOLO RESIDUAL O SOLO RESIDUAL FORMADO FICA SUJEITO A AÇÃO DE FLUXO DA ÁGUA, DO AR, DO GELO, DO IMPACTO DOS GRÃOS E COMEÇA A SOFRER EROSÃO. O GRÃO SOLTO PASSA A SER TRANSPORTADO, ATRAVÉS DE UM AGENTE TRANSPORTADOR, E DEPOSITA-SE EM REGIÕES BAIXAS E PLANAS, PASSANDO A SER DENOMINADO DE SEDIMENTO. EROSÃO + TRANSPORTE + DEPOSIÇÃO SOLO RESIDUAL SEDIMENTO O SEDIMENTO FORMADO PODE SER LEVADO A GRANDES PROFUNDIDADES POR SITUAÇÕES TAIS COMO A CHOQUE DE PLACAS, DE FORMA QUE FICA SUJEITO A AÇÃO DE ALTAS TEMPERATURAS E PRESSÃO. NESTE CASO, O SEDIMENTO PASSA A SOFRER O PROCESSO DE LITIFICAÇÃO, TORNANDO-SE UMA ROCHA SEDIMENTAR. SEDIMENTO LITIFICAÇÃO ROCHA SEDIMENTAR CASO HAJA A CONTINUIDADE DO CHOQUE DE PLACAS (SUBSIDÊNCIA) A ROCHA SEDIMENTAR OU ÍGNEA PODERÁ ATINGIR PROFUNDIDADES DE 5 A 20 Km, ONDE AS TEMPERATURAS E PRESSÕES PROVOCAM MUDANÇAS MINERALÓGICAS QUE SÃO DENOMINADAS DE METAMORFISMO . AS ROCHAS RESULTANTES DA AÇÃO DESTES PROCESSOS SÃO DENOMINADAS DE ROCHAS METAMÓRFICAS. ROCHA SEDIMENTAR METAMORFISMO ROCHA METAMÓRFICA TENDO CONTINUIDADE O AUMENTO DE PROFUNDIDADE, A ROCHA ATINGIRÁ TEMPERATURAS E PRESSÕES TAIS QUE PODEM PROVOCAR A SUA FUSÃO TOTAL OU PARCIAL, FORMANDO NOVAMENTE O MAGMA . ROCHA METAMÓRFICA FUSÃO MAGMA RESUMO: A FORMAÇÃO DAS ROCHAS SE DÁ POR REFRIAMENTO DO MAGMA, CONSOLIDAÇÃO DE DEPÓSITOS SEDIMENTARES E METAMORFISMO. ROCHAS ÍGNEAS OU MAGMÁTICAS 1. SEQÜÊNCIA DE CRISTALIZAÇÃO DAS ROCHAS ÍGNEAS: AS ROCHAS ÍGNEAS SÃO CARACTERIZADAS POR SE ORIGINAREM ATRAVÉS DO RESFRIAMENTO E CONSOLIDAÇÃO DO MAGMA, QUE É UMA SOLUÇÃO SILICATADA COMPLEXA, QUENTE, EM ESTADO TOTAL OU PARCIAL DE FUSÃO. ROCHAS DE COMPOSIÇÃO DIFERENTES FUNDEM EM TEMPERATURAS DIFERENTES; MINERAIS RESULTANTES DA SOLIFICAÇÃO DE UMA FUSÃO DEPENDEM DA: COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA FUSÃO PRESSÃO TOTAL PRESSÃO PARCIAL DOS VOLÁTEIS 2. NATUREZA DOS MAGMAS: AS LAVAS SÃO MAGMAS QUE ATINGEM A SUPERFÍCIE DA TERRA, ATRAVÉS DOS VULCÕES. VELOCIDADE – 100 m/dia a 50 km/h. TEMPERATURA – 900 a 1200 o C MODO DE OCORRÊNCIA DAS ROCHAS ÍGNEAS: EXTRUSIVAS: FORMADAS NA SUPERFÍCIE TERRESTRE DERRAMES VULVÂNICOS – extravasamento e resfriamento da lava; corpos magmáticos de forma tabular que cobrem certas áreas que dependem da fluidez do magma, que por sua vez depende da composição química. Ex: Magmas básicos: pobres em Si e ricos em Fe e Mg – são mais móveis, como por exemplo, o basalto Magmas ácidos: ricos em Si e pobres em Fe e Mg – são mais viscosos dando origem às estruturas vulcânicas DEPÓSITOS PIROCLÁSTICOS – ocorrem explosões Ex: brechas vulcânicas, tufos, cineritos. INTRUSIVAS: O RESFRIAMENTO SE DÁ NO INTERIOR DA CROSTA. SUA FORMA DEPENDE DA ESTRUTURA GEOLÓGICA E DA NATUREZA DA ROCHA QUE NELAS PENETRAM. Concordante – o magma ao penetrar uma rocha pré-existente se orienta segundo os planos de estratificação ou xistosidade Discordante ou transgressiva – não orientada segundo planos de estratificação ou xistosidade Mais comum no Brasil: sills, diques e batólitos PLUTÔNICAS OU ABISSAIS – são formadas a grandes profundidades (batólitos) Ex: granito, sienito HIPOABISSAIS – são formadas a médias profundidades (sills e diques) Ex: diabásio 4. CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS MAGMÁTICAS: 4.1 Porcentagem de sílica Sílica está sempre presente. De acordo com a porcentagem: ácidas (superiores a 65%) intermediárias ou neutras (entre 52% e 65%) básicas (inferiores a 52%) Cor dos minerais Félsicos (claros) ou máficos (escuros). Em relação a minerais escuros: Leucocráticas (inferiores a 30%) Mesocráticas (entre 30% e 60%) Melanocráticas (superiores a 60%) Tipo de feldspato Alcalinas: predominância dos feldspatos potássicos, sódicos, e os intercrescimentos de ambos sobre os plagioclásios. Monzoníticas: equilíbrio entre feldspatos alcalinos e feldspatos alcali-cálcicos. - Alcali-cálcicas ou plagioclásticas: predominância dos plagioclásios sobre feldspatos alcalinos. 4.4 Granulação A granulação do mineral também é utilizada como base de classificação Grossa (> 5 mm): rochas formadas a grandes profundidades Média (entre 1 mm e 5 mm): rochas formadas a profundidades médias Fina (< 1 mm): rochas formadas na superfície da Terra Classificação resumida Rochas portadoras de feldspatos Rochas ácidas: granitos, pegmatitos, aplitos, granadioritos Rochas intermediárias : sienitos, dioritos Rochas básicas: basaltos, diabásios, gabros Rochas sem feldspatos Ultramafitos: consistem em minerais ferromagnesianos e acessórios. A presença de qualquer tipo de feldspato, exclui a rocha deste grupo. Ex. piroxenitos,peridotitos, etc. Lamprófitos: difícil enquadramento em qualquer esquema de classificação. Associados com qualquer grupo citado anteriormente. 4.6 Classificação das rochas ígneas em Geologia de Engenharia 4.6.1 Rochas graníticas ou ácidas Pegmatito Granito Granodiorito Aplito Granulação Muito grossa Grossa a média Média a fina Fina Modo de ocorrência Diques Grandes massas Massas e diques Diques Cor mais comum Clara Tons de cinza-róseo Cinza Cinza-clara e rósea 4.6.2 Rochas básicas Gabro Diabásio Basalto Basalto maciço vesicular Granulação Grossa Média a fina Fina Fina, com cavid. Modo de Massa de rochas e diques Diques Derrames Derrames ocorrência Cor mais comum Preta-cinza-esverdeada Preta Preta, cinza, Marron esverdeada 4.6.3 Rochas intermediárias ou alcalinas Nefelina-Sienito Tinguaíto, Fonólito Granulação Média a grossa Fina a média, com cristais maiores Modo de ocorrência Intrusões Intrusões Cor mais comum Tons de cinza Verde-escura preta APLICAÇÕES PRÁTICAS DAS ROCHAS ÍGNEAS a) CONSTRUÇÃO CIVIL – EDIFICAÇÕES: O GRANITO É A ROCHA MAIS EMPREGADA COMO PEDRA DE CONSTRUÇÃO: GRANDES BLOCOS PARA PEDESTAL DE MONUMENTOS, PEDRAS PARA MUROS E MEIO-FIOS, PARALELEPÍPEDOS E PEDRAS IRREGULARES PARA PAVIMENTAÇÃO, BRITA PARA CONCRETO, PLACA POLIDAS PARA REVESTIMENTO DE PAREDES, PIAS, LAVABOS, ETC. O BASALTO TAMBÉM SE PRESTA PARA AS MESMAS UTILIDADES. b) ATERROS: OS SOLOS ORIGINADOS DE ROCHAS GRANÍTICAS, POR MISTURAREM GRÃOS DE QUARTZO COM LAMELAS DE ARGILA, APRESENTAM-SE COMO EXCELENTES MATERIAIS PARA A CONSTRUÇÃO DE ATERROS COMPACTADOS, POIS ALIAM ATRITO E COESÃO. SOLOS PROVENIENTES DE BASALTO POSSUEM GRÃOS PURAMENTE ARGILOSOS, RESISIT INDO SOMENTE À COESÃO. SOLO DE GRANITO H SOLO DE BASALTO c) ESTRADAS: AS ROCHAS GRANÍTICAS TÊM A GRANDE VANTAGEM DE FORNECER GRAGMENTOS DE BRITA DE FORMA CUBÓIDE, IDEAIS PARA O EMPREGO EM BASES DE ESTRADAS, FACE À ELEVADA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO E AO DESGASTE QUE A ELAS CONFERE. P REVESTIMENTO (asfalto, concreto) PAVIMENTO Ep SOLO NATURAL OU SUB-LEITO BASE (Brita Graduada) SUB-BASE (Rachão ou Macadame Seco) O PAVIMENTO É UMA ESTRUTURA CONSTRUÍDA APÓS A TERRAPLENAGEM E DESTINADA, ECONÔMICA E SIMULTANEAMENTE, EM SEU CONJUNTO A: RESISTIR E DISTRIBUIR AO SUBLEITO OS ESFORÇOS VERTICAIS E HORIZONTAIS PRODUZIDOS PELO TRÁFEGO; MELHORAR AS CONDIÇÕES DE ROLAMENTO E SEGURANÇA; RODOVIAS FERROVIAS AEROPORTOS d) BARRAGENS: BARRAGENS EM BASALTOS – PROBLEMAS DE PERMEABILIDADE, DEVIDO AO INTENSO FRATURAMENTO DA ROCHA. INJEÇÃO DE CALDA DE CIMENTO; CORTINA DE JET GROUTING; BERMAS NA REGIÃO DE MONTANTE. Linha de Injeção Rio Barragem e) FUNDAÇÕES: TANTO ROCHAS GRANÍTICAS COMO AS BASÁLTICAS SÃO EXCELENTES MATERIAIS PARA SERVIREM DE FUNDAÇÃO DE PRÉDIOS E DEMAIS OBRAS DE ENGENHARIA. O PROBLEMA ESTÁ ASSOCIADO AOS SOLOS RESIDUAIS DESSAS ROCHAS – PRESENÇA DE MATACÃO. SOLO MATACÃO ROCHA ROCHA ERRADO CERTO ROCHAS SEDIMENTARES 1. DEFINIÇÃO AS ROCHAS SEDIMENTARES OU SECUNDÁRIAS OU EXÓGENAS SÃO RESULTANTES DA CONSOLIDAÇÃO DE SEDIMENTOS, OU SEJA, PARTÍCULAS MINERAIS PROVENIENTES DA DESAGREGAÇÃO E TRANSPORTE DE ROCHAS PRÉ- EXISTENTES. ROCHA ÍGNEA INTEMPERISMO SOLO RESIDUAL EROSÃO + TRANSPORTE + DEPOSIÇÃO SOLO RESIDUAL SEDIMENTO LITIFICAÇÃO SEDIMENTO ROCHA SEDIMENTAR 2. CONDIÇÕES NECESSÁRIAS PARA A FORMAÇÃO DE UMA ROCHA SEDIMENTAR PRÉ-EXISTÊNCIA DE ROCHAS; PRESENÇA DE AGENTES MÓVEIS OU IMÓVEIS QUE DESAGREGUEM OU DESINTEGREM AQUELAS ROCHAS; PRESENÇA DE AGENTE TRANSPORTADOR DOS SEDIMENTOS; DEPOSIÇÃO DESSE MATERIAL EM UMA BACIA DE ACUMULAÇÃO, CONTINENTAL OU MARINHA; CONSOLIDAÇÃO DESSES SEDIMENTOS; DIAGÊNESE – TRANSFORMAÇÃO DO SEDIMENTO EM ROCHAS DEFINITIVAS. AS ÁREAS DE OCORRÊNCIA SÃO DENOMINADAS BACIAS SEDIMENTARES EXEMPLOS: BACIA SEDIMENTAR DO PARANÁ, BACIA SEDIMENTAR DE SÃO PAULO... LITIFICAÇÃO (DIAGÊNESE): ÚLTIMO PROCESSO QUE OCORRE NA FORMAÇÃO DAS ROCHAS SEDIMENTARES. O PROCESSO É DIVIDO EM: - CIMENTAÇÃO: CRISTALIZAÇÃO DE MATERIAL CARREADO PELA ÁGUA QUE PERCOLA PELOS VAZIOS DO SEDIMENTO (ESPAÇO DE VAZIOS DEIXADOS PELAS PARTÍCULAS SÓLIDAS), PREENCHENDO-OS E DANDO COESÃO AO MATERIAL; COMPACTAÇÃO: COMPRESSÃO DOS SEDIMENTOS DEVIDO AO PESO DAQUELES SOBREPOSTOS, HAVENDO GRADUAL DIMINUIÇÃO DA POROSIDADE (REDUÇÃO DOS VAZIOS); AUTIGÊNESE: FORMAÇÃO DE NOVOS MINERAIS IN SITU. ESTRUTURA DAS ROCHAS SEDIMENTARES O QUE MAIS CARACTERIZA AS ROCHAS SEDIMENTARES É A SUA ESTRATIFICAÇÃO, POIS SÃO GERALMENTE FORMADAS DE CAMADAS SUPERPOSTAS QUE PODEM DIFERIR UMA DAS OUTRAS EM COMPOSIÇÃO, TEXTURA, ESPESSURA, COR, RESISTÊNCIA, ETC. OS PLANOS DE ESTRATIFICAÇÃO, TAMBÉM CHAMADOS DE PLANOS DE SEDIMENTAÇÃO, SÃO NORMALMENTE PLANOS DE FRAQUEZA DA ROCHA, QUE MUITO INFLUEM NO SEU COMPORTAMENTO MECÂNICO. PLANO DE ESTRATIFICAÇÃO x PLANO DE FRAQUEZA DA ROCHA INTEMPERISMO OU METEORIZAÇÃO O CONJUNTO DE PROCESSOS MAIS GERAL QUE OCASIONA A DESINTEGRAÇÃO E DECOMPOSIÇÃO DAS ROCHAS E DOS MINERAIS POR AÇÃO DE AGENTES ATMOSFÉRICOS E BIOLÓGICOS. MAIOR IMPORTÂNCIA GEOLÓGICA: DESTRUIÇÃO DAS ROCHAS PARA ORIGINAR SOLOS, SEDIMENTOS E AS ROCHAS SEDIMENTARES. BENEFÍCIOS ECONÔMICOS: CONCENTRAÇÃO DE MINERAIS ÚTEIS OU MINÉRIOS (ouro, platina, pedras preciosas, etc); FORMAÇÃO DE DEPÓSITOS ENRIQUECIDOS DE Cu, Mn, Ni, etc. DIFERENÇA ENTRE INTEMPERISMO E EROSÃO : INTEMPERISMO: fenômeno de alteração das rochas executado por agentes essencialmente imóveis; EROSÃO: remoção e transporte dos materiais por meio de agentes móveis (água, vento). PRODUTO FINAL DA INTEMPERIZAÇÃO: REGOLITO OU MANTO DE DECOMPOSIÇÃO. AGENTES DO INTEMPERISMO FÍSICOS OU MECÂNICOS (DESAGREGAÇÃO) VARIAÇÃO DA TEMPERATURA CONGELAMENTO DA ÁGUA CRISTALIZAÇÃO DE SAIS AÇÃO FÍSICA DE VEGETAIS QUÍMICOS (DECOMPOSIÇÃO) HIDRÓLISE HIDRATAÇÃO OXIDAÇÃO CARBONATAÇÃO AÇÃO QUÍMICA DOS ORGANISMOS E DOS MATERIAIS ORGÂNICOS FATORES QUE INFLUEM NO INTEMPERISMO CLIMA REGIÕES QUENTES E ÚMIDAS: PREDOMINA INTEMPERISMO QUÍMICO REGIÕES GELADAS E NOS DESERTOS: PREDOMINA INTEMPERISMO FÍSICO TOPOGRAFIA TIPO DE ROCHA VEGETAÇÃO TIPOS DE INTEMPERISMO INTEMPERISMO FÍSICO AÇÃO DA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA: EXPANSÃO-CONTRAÇÃO DESINTEGRAÇÃO CONGELAMENTO DA ÁGUA: AUMENTO DE VOLUME - 10% CRISTALIZAÇÃO DE SAIS: FORÇA DE CRISTALIZAÇÃO AÇÃO FÍSICA DOS VEGETAIS: CRESCIMENTO DE RAÍZES 3.3.2 INTEMPERISMO QUÍMICO ÁGUA + O2, CO2, E ÀS VEZES NITRATOS E NITRITOS – PODEM FICAR IMPREGNADOS DE ÁCIDOS, SAIS E PRODUTOS ORGÂNICOS E INICIAR ATAQUES ÀS ROCHAS.A) HIDRÓLISE COMBINAÇÃO DE ÍONS DA ÁGUA COM OS COMPOSTOS – FORMAÇÃO DE NOVAS SUBSTÂNCIAS. Exemplo: KALSI3O8 + H2O HALSI3O8 + KOH (FELDSPATO ORTOCLÁSIO) B) HIDRATAÇÃO ADIÇÃO DE MOLÉCULAS DE ÁGUA AOS MINERAIS FORMANDO NOVOS COMPOSTOS. Exemplo: CASO4 + H2O CASO4 . 2H2O PROVOCA TAMBÉM O AUMENTO DE VOLUME – DESINTEGRAÇÃO CARBONATAÇÃO (DECOMPOSIÇÃO POR CO2) CO2 CONTIDO NA ÁGUA FORMA ÁCIDO CARBÔNICO Exemplo: CO2 + H2O H2CO3 CACO3 + H2CO3 CA(HCO3)2 (CALCITA) + (ÁC. CARB.) (BICARBONATO DE CÁLCIO) OXIDAÇÃO DECOMPOSIÇÃO DOS MINERAIS PELA AÇÃO OXIDANTE DE O2 E CO2 DISSOLVIDOS NA ÁGUA – HIDRATOS, ÓXIDOS, CARBONATOS, ETC. MINERAIS CONTENDO FE, MN, S, CU – MAIS SUSCEPTÍVEIS À OXIDAÇÃO Exemplo: FE ++ FE +++ FE(HCO3)2 + O2 FE2O3NH2O + HCO3 (LIMONITA) E) DECOMPOSIÇÃO QUÍMICO-BIOLÓGICA AÇÃO QUÍMICA DOS ORGANISMOS – MUITO VARIADA 4. DECOMPOSIÇÃO DAS ROCHAS Solo proveniente de uma rocha granítica inalterada a uma profundidade de 7 m. Mineral Composição Alteração Produto Quartzo SiO2 não se decompõe Grãos de areia Feldspato Silicato de Al e K é solúvel Argila e material solúvel Muscovita Silicato de Al+K+H2O não se decompõe Placas de mica (mica) Biotita (mica) Silicato de Al, Fe,K,Mg+H2O é solúvel Argila e material solúvel Zircão Silicato de Zr não se decompõe e não Cristais de zircão se altera GRUPO RESULTANTE DA DECOMPOSIÇÃO DE UM GRANITO: MINERAIS INALTERÁVEIS: QUARTZO, ZIRCÃO E MUSCOVITA. RESÍDUOS INSOLÚVEIS: ARGILAS, SUBSTÂNCIAS CORANTES. SUBSTÂNCIAS SOLÚVEIS: SAIS DE K, NA, FE, MG E SÍLICA. SUBSTÂNCIAS SOLÚVEIS: GERALMENTE TRANSPORTADO PARA O MAR (SALINIZAÇÃO); REGIÕES DE ALTA EVAPORAÇÃO – DEPÓSITOS; SÍLICA, GERALMENTE DEPOSITADAS EM FRATURAS, E COMO MATERIAL DE CIMENTAÇÃO. SUBSTÂNCIAS INSOLÚVEIS: PODEM PERMANECER NO LOCAL; GRÃOS DE QUARTZO FORMAM CAMADAS DE AREIA; PARTÍCULAS DE ARGILA SÃO TRANSPORTADAS, E DEPOIS SEDIMENTADAS PARA FORMAR CAMADAS DE LAMA. Tipo de rocha Intemperizada até uma profundidade máxima de: Arenito 15 m Basalto 25 m Granito 40 m Gnaisse 60 m 5. CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS SEDIMENTARES PREVALECE O CRITÉRIO GENÉTICO, SENDO DE ORIGEM EXTERNA. CLASSIFICAÇÃO RESUMIDA DAS ROCHAS SEDIMENTARES Rocha de origem Rocha de origem Rocha de origem mecânica orgânica química 1. GROSSEIRAS: 1. CALCÁRIAS: Calcários, 1. CALCÁRIAS: Estalactites Conglomerados, Brechas Dolomitos e estalagmites, Mármores travertinos 2. ARENOSAS: Arenitos, 2. SILICOSAS: Sílex 2. FERRUGINOSAS: Siltitos Minérios de ferro 3. ARGILOSAS: Argilas, 3. FERRUGINOSAS: 3. SALINAS: Cloretos, Argilitos, Folhelhos Depósitos ferruginosos Nitratos, Sulfatos ______ 4. CARBONOSAS: Turfas, 4. SILICOSAS: Sílex Carvões 5.1 ROCHAS DE ORIGEM MECÂNICA TAMBÉM DENOMINADAS: CLÁSTICAS OU DETRÍTICAS. FORMADAS A PARTIR DA DESAGREGAÇÃO DE ROCHAS PRÉ-EXISTENTES PELO TRANSPORTE DA AÇÃO SEPARADA OU CONJUNTA DA GRAVIDADE, VENTO, ÁGUA E GELO, E DEPOSITADA POSTERIORMENTE. A COMPOSIÇÃO DESTES SEDIMENTOS REFLETE OS PROCESSOS DE INTEMPERISMO E A GEOLOGIA DA ÁREA DA FONTE. CARACTERÍSTICAS: INICIALMENTE INCONSOLIDADO CONSTITUINDO O SEDIMENTO. DIMENSÕES DAS PARTÍCULAS: COLOIDAIS ATÉ CENTÍMETROS E BLOCOS MAIORES. APÓS COMPACTAÇÃO E/OU CIMENTAÇÃO – ROCHAS SEDIMENTARES OU ROCHA ESTRATIFICADA. SUBSTÂNCIAS CIMENTANTES MAIS COMUNS: SÍLICA, CARBONATO DE CÁLCIO, LIMONITA, GIPSO, BARITA, ETC. SUBDIVISÕES DE ACORDO COM DIÂMETROS PREDOMINANTES: GROSSEIRA ARENOSAS ARGILOSAS 5.1.1 Rochas grosseiras f ³ 2 ?mm e são originadas por depósitos coluviais de tálus e os de aluvião. Tipos: Conglomerados – fragmentos arredondados, transportados e depositados. O tamanho dos fragmentos varia de seixos até matacões. Brechas – fragmentos angulosos e cimentados por sílica, carbonato de cálcio, etc; o que demonstra que o transporte não foi muito grande. 5.1.2 Rochas arenosas São as mais representativas e comuns, com diâmetros entre 0,01 e 2 mm. Tipos: Arenitos – constituídas substancialmente de partículas ou grânulos de quartzo detrítico, sub- angulares ou angulares. O cimento pode ser sílica, carbonato e cálcio, substâncias ferruginosas, etc. Siltito – granulação finíssima f » 0,01 mm, formados por erosão fluvial, lacustre ou glacial. Apresentam camadas muito finas identificadas por diferentes faixas coloridas (películas de óxido de ferro). 5.1.3 Rochas argilosas São representadas pelos mais finos sedimentos mecanicamente formados, com f < 0,01 mm até dimensões coloidais. São divididos em três grupos: Grupo do caulim Grupo da montmorillonita Grupo das illitas (hidrômicas) Exemplos: folhelhos (camadas horizontais bem destacadas em planos) e argilito (planos horizontais são menos comuns). EM RESUMO : AS ROCHAS SEDIMENTARES CLÁSTICAS FORMAM A GRANDE FAMÍLIA DAS ROCHAS SEDIMENTARES. O TIPO DE SEDIMENTO ORIGINÁRIO CONCEDE O NOME A ROCHA FORMADA. CLASSE SEDIMENTO ROCHA FORMADA BLOCO, PEDRA OU SEIXO CASCALHO CONGLOMERADO OU BRECHA AREIA GROSSA, MÉDIA AREIA ARENITO OU FINA SILTE SILTE SILTITO ARGILA ARGILA ARGILITO 5.2 ROCHAS DE ORIGEM QUÍMICA ALÉM DOS PRODUTOS CLÁSTICOS DEPOSITADOS MECANICAMENTE, RESULTAM DO INTEMPERISMO COMPOSTOS SOLÚVEIS QUE TEM DESTINOS DIVERSOS. ESTES COMPOSTOS PODEM PRECIPITAR JUNTO COM AS FRAÇÕES DETRÍTICAS E SOFRER CIMENTAÇÃO. ENTRETANTO, É IMPORTANTE FRIZAR QUE A MAIOR PARTE DOS COMPOSTOS SOLÚVEIS SÃO LEVADOS AOS MARES (SALINIDADE). EXISTEM 4 GRUPOS DE ROCHAS: Calcárias – precipitados em bacias através de mudanças físico-químicas do meio. Ex. mármore travertino, crescimento de estalactites e estalagmites, dolomitos, etc. Ferruginosas – origem inorgânica e química. Silicosas – precipitação de soluções cujo constituinte predominante é a sílica. Ex. sílex de origem química. Salinas – produto da precipitação química das bacias. Ex. cloretos, sulfatos, boratos, nitratos, etc. 5.3 ROCHAS DE ORIGEM ORGÂNICA SÃO AQUELES DEPÓSITOS SEDIMENTARES DEVIDOS, DIRETA OU INDIRETAMENTE, À ATIVIDADE ANIMAL E/OU VEGETAL DE NATUREZA DIVERSA. ESSES MATERIAIS ACUMULAM-SE PRINCIPALMENTE NO FUNDO DOS MARES. PRINCIPAIS TIPOS: Calcárias – acúmulo de conchas ou carapaças de composição carbonatada. Carbonosas – acúmulo de matéria vegetal com posterior carbonização, total ou parcial, e consolidada. Compreende as turfas e carvão. Os carvões são classificados em lignito, carvão betuminoso e antracito conforme diminuição da porcentagem de matéria volátil e o aumento do conteúdo de carbono. - ROCHAS CARBONATADAS CALCÁREO, GIZ - ROCHAS FOSFATADAS FOSFORITO, GUANO - RICHAS FERRÍFERAS LIMONITA - ROCHAS SILICOSAS DIATOMITOS - ROCHAS CARBONOSAS CARVÃO, ANTRACITO 5.4 ROCHAS SEDIMENTARES NÃO CLÁSTICAS RESIDUAIS NA CONDIÇÃO DE AÇÕES CLIMÁTICAS, TOPOGRÁFICAS E DE VEGETAÇÃO, OS SOLOS DE UMA DETERMINADA REGIÃO PODEM SOFRER SENSÍVEIS MODIFICAÇÕES. A RETIRADA E AUMENTO DE DETERMINADOS COMPONENTES PODE LEVAR O SOLO AO CONCRECIONAMENTO EM UM PRIMEIRO ESTÁGIO E A CRUSTIFICAÇÃO (GERAÇÃO DE CROSTAS) EM UM ESTÁGIO FINAL. EX: CANGAS. APLICAÇÃO PRÁTICA DE ROCHAS SEDIMENTARES A) CONSTRUÇÃO CIVIL – EDIFICAÇÕES: AS ROCHASSEDIMENTARES BEM CIMENTADAS PODEM SE CONSTITUIR EM BOM MATERIAL PARA BLOCOS DE FUNDAÇÃO E DE ALVENARIA, CALÇADAS, MEIOS FIOS, ETC. Ex: ARENITO DE BOTUCATU. QUANDO POUCOS CIMENTADOS OU TRABALHADOS POR AGENTES GEOLÓGICOS, AS ROCHAS SEDIMENTARES PODEM DAR ORIGEM A DEPÓSITOS DE AREIAS E PEDREGULHOS OU DE LAMITOS, COM IMENSA UTILIZAÇÃO NA CONSTRUÇÃO CIVIL, OS PRIMEIROS NO CONCRETO E OS ÚLTIMOS, NA FABRICAÇÃO DE TIJOLOS E CERÂMICAS. B) ATERROS: OS SOLOS ORIGINADOS DE ROCHAS SEDIMENTARES, ESPECIALMENTE AS ARGILO-ARENOSAS, PODEM SER UTILIZADAS COM CERTA TRANQUILIDADE EM ATERROS, JÁ QUE COMBINANDO O ATRITO DAS AREIAS COM A COESÃO DAS ARGILAS DÃO, COMO PRODUTO FINAL, UM MATERIAL COM BOA RESISTÊNCIA E DE RELATIVAMENTE FÁCIL TRABALHABILIDADE. OS PROBLEMAS SURGEM QUANDO SOLOS SÃO PREDOMINANTEMENTE ARENOSOS, POIS SÃO VULNERÁVEIS À EROSÃO PELA ÁGUA DAS CHUVAS E VENTOS. C) TALUDES: A ESTABILIDADE DO TALUDE ESTÁ DIRETAMENTE ASSOCIADA À DIREÇÃO DO PLANO DE ESTRATIFICAÇÃO DA ROCHA. D) TÚNEIS: NOVAMENTE, A DIREÇÃO PREDOMINANTE DO PLANO DE ESTRATIFICAÇÃO DA ROCHA É FUNDAMENTAL PARA O COMPORTAMENTO DO MACIÇO NA FRENTE DE ESCAVAÇÃO E DOS POSSÍVEIS TIPOS DE TRATAMENTO E ESCORAMENTO. SITUAÇÃO 1:TÚNEL SEMPRE NAS MESMAS CAMADAS HORIZONTAIS. ESTA SITUAÇÃO É DESFAVORÁREL, POIS PODE OCORRER DESPLACAMENTO DO TETO POR AÇÃO DE FLEXÃO. SITUAÇÃO 2:TÚNEL CORTA CAMADAS DIFERENTES, MERGULHANTES. SITUAÇÃO DESFAVORÁVEL, POIS COM A ESCAVAÇÃO AS PLACAS DE ROCHAS TENDEM A SER DESCALÇADAS, ORIGINANDO GRANDES DESMORONAMENTOS. SITUAÇÃO 3:TÚNEL ATRAVESSA CAMADAS VERTICAIS DIFERENTES. ESTA É UMA SITUAÇÃO FAVORÁVEL, POIS NÃO HÁ DESCALÇAMENTO DAS PLACAS DE ROCHA NA ESCAVAÇÃO. SITUAÇÃO 4:TÚNEL ATRAVESSA AS MESMAS CAMADAS MERGULHANTES. SITUAÇÃO DESFAVORÁVEL NO PÉ-DIREITO DO LADO DIREITO E FAVORÁVEL NO PÉ-DIREITO DO LADO ESQUERDO. EXIGÊNCIA DE ESPESSURA ASSIMÉTRICA DA ABÓBODA DE CONCRETO ARMADO. SITUAÇÃO 5:TÚNEL ATRAVESSA AS MESMAS CAMADAS VERTICAIS. SITUAÇÃO DESFAVORÁVEL, POIS AS LAJES SÃO DESCALÇAS DURANTE A ESCAVAÇÃO. O DESMORONAMENTO É MENOR DO QUE QUANDO SÃO ENCONTRADAS CAMADAS HORIZONTAIS. SITUAÇÃO 6:TÚNEL ATRAVESSA CAMADAS MERGULHANTES DUAS VEZES. A SITUAÇÃO É DESFAVORÁVEL NO TETO DO PÉ-DIREITO ESQUERDO E FAVORÁVEL NO PÉ-DIREITO LADO DIREITO. SITUAÇÃO 1: MUITO ESTÁVEL SITUAÇÃO 2: POUCO ESTÁVEL SITUAÇÃO 3: RAZOAVELMENTE ESTÁVEL SITUAÇÃO 4: MUITO ESTÁVEL SITUAÇÃO 5: MUITO ESTÁVEL SITUAÇÃO 6: POUCO ESTÁVEL (rocha ígnea diaclasada) BARRAGENS: O EMPUXO DAS ÁGUAS PROVOCA ESFORÇOS HORIZONTAIS QUE TENDEM A FAZER COM QUE A BARRAGEM DESLIZE, INDEPENDENTE DO TIPO DE ROCHA DE FUNDAÇÃO. O QUE VAI IMPEDIR O DESLIZAMENTO SERÁ O ATRITO ENTRE A BASE DA BARRAGEM E A ROCHA. PARA AUMENTAR ESSE ATRITO É QUE SE ENGASTA A ESTRUTURA NA ROCHA ATRAVÉS DA ESCAVAÇÃO DE DENTES. EM ALGUMAS SITUAÇÕES DESFAVORÁVEIS É COMUM A UTILIZAÇÃO DE TIRANTES DE AÇO ANCORADOS ABAIXO DO ÚLTIMO PLANO DE ESTRATIFICAÇÃO. ESTA MEDIDA GARANTE A ESTABILIDADE DO MACIÇO E AUMENTA A INTERLIGAÇÃO DA BASE DA BARRAGEM COM A ROCHA DE FUNDAÇÃO. ATRITO ENTRE A BASE DA BARRAGEM E A ROCHA DE FUNDAÇÃO PROBLEMAS DE EROSÃO: A EROSÃO INTERNA É PROVOCADA PELA PERCOLAÇÃO DE ÁGUAS ÁCIDAS ATRAVÉS DAS CAMADAS, DISSOLVENDO O CARBONATO DE CÁLCIO E DEIXANDO NAS CAMADAS VAZIOS QUE IRÃO PROGRESSIVAMENTE AUMENTANDO ATÉ ATIINGIREM CAVERNAS DE GRANDES DIMENSÕES. A EROSÃO EXTERNA É AQUELA PROVOCADA PELAS ÁGUAS QUE SAEM DA BARRAGEM, VIA ESTRUTURAS HIDRÁULICAS COMO O VERTEDOURO, A DESCARGA DE FUNDO, ETC. ESSAS CORRENTES TURBILHONADAS, VIA DE REGRA DOTADAS DE GRANDE VELOCIDADE, PODERÃO LEVAR, EM POUCO TEMPO, UM VOLUME ENORME DE ROCHAS SEDIMENTARES POUCO OU MEDIANEMTNE CIMENTADAS. PERCOLAÇÃO DE TOMBAMENTO ÁGUAS ÁCIDAS DA BARRAGEM EROSÃO REGRESSIVA F) FUNDAÇÕES: OS SEDIMENTOS RECENTES, ATUALMENTE CONCENTRADOS NAS PLANÍCIES DE INUNDAÇÃO DOS CURSOS D’ÁGUA (QUE ESTÃO EM PLENO PROCESSO DE EROSÃO-TRANSPORTE-DEPOSIÇÃO E QUE AINDA NÃO SOFRERAM MAIS DIAGÊNESE, SENÃO A PRESSÃO DO PRÓPRIO PESO DAS CAMADAS SOBREPOSTAS), MOSTRAM ALGUMAS CARACTERÍSTICAS QUE INFLUEM NOS PROJETOS DE FUNDAÇÕES: PRESENÇA D’ÁGUA MUITO PRÓXIMA DA SUPERFÍCIE E A PRESENÇA DE CAMADAS LENTICULARES DE ARGILA NO PERFIL (ARGILA MOLE). OUTROS PROBLEMAS ESTÃO ASSOCIADOS A ROCHAS CALCÁREAS EM CONTATO COM ÁGUAS ÁCIDAS, PROVOCANDO EROSÃO INTERNA, E ARENITOS POUCO CIMENTADOS QUE ESTÃO SUJEITOS A EROSÃO EXTERNA. CALCÁRIO ARENITO CARVÃO MINERAL: O CARVÃO MINERAL É UMA ROCHA SEDIMENTAR COMBUSTÍVEL, DE COR PRETA E DE VITAL IMPORTÂNCIA NA MODERNA INDÚSTRIA, POIS, ALÉM DA SUA UTILIZAÇÃO EM USINAS TERMELÉTRICAS E NA SIDERURGIA, CONSTITUI UMA DAS PRINCIPAIS MATÉRIAS-PRIMAS NA FABRICAÇÃO DE VÁRIOS TIPOS DE PLÁSTICOS E COMPOSTOS QUÍMICOS. ROCHAS METAMÓRFICAS ROCHAS ÍGNEAS / SEDIMENTARES METAMORFISMO ROCHAS METAMÓRFICAS METAMORFISMO: META = MUDANÇA MORPHO = FORMA METAMORFISMOS SÃO ALTERAÇÕES OU METAMORFOSES NO ESTADO SÓLIDO DA COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA, TEXTURA E/OU ESTRUTURA DAS ROCHAS PRÉ- EXISTENTES (SEDIMENTARES, ÍGNEAS OU METAMÓRFICAS ANTERIORES), DEVIDO À AÇÃO DE AGENTES ENERGÉTICOS (ALTAS TEMPERATURAS, PRESSÕES E/OU SOLUÇÕES QUÍMICAS, DITOS “AGENTES DO METAMORFISMO”), SEM NO ENTANTO SOFREREM FUSÃO. AGENTES DO METAFORMISMO: TEMPERATURA: AO APROFUNDAREM-SE PROGRESSIVAMENTE SOB UM CRESCENTE NÚMERO DE CAMADAS DE SEDIMENTOS AS ROCHAS VÃO SOFRENDO TEMPERATURAS CADA VEZ MAIS ELEVADAS. CALOR RESIDUAL DA TERRA – GRAU GEOTÉRMICO (1ºC a cada 33 m); INTRUSÕES ÍGNEAS – GRANDES MASSAS DE ROCHAS – COZINHAMENTO PRODUZEM ALTAS TEMPERATURAS; DESINTEGRAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS RADIOATIVAS – ENERGIA LIBERADA; ATRITO ENTRE CAMADAS – ENERGIA DE FRICÇÃO. PRESSÃO: A SIMPLES ELEVAÇÃO DE TEMPERATURA NÃO É UM FATOR DETERMINANTE DO METAMORFISMO, MAS É PRINCIPALMENTE A PRESSÃO EM COMBINAÇÃO COM A TEMPERATURA QUE MAIS CONTRIBUI PARA AS PROFUNDAS MODIFICAÇÕES DAS ROCHAS. PRESSÕES ORIENTADAS – SOBRECARGA DE ROCHAS SOBREJACENTES; PRESSÕES HIDROSTÁTICAS – ZONAS PROFUNDAS DA CROSTA, ONDE AS ROCHAS TRABALHAM HIDROSTATICAMENTE; OUTRAS PRESSÕES – PRESSÃO DA ÁGUA, GASES, VAPORES (CO2, O2). EFEITOS DA PRESSÃO: ELIMINAÇÃO DA POROSIDADE EXPLUSÃO DE VOLÁTEIS DESAPARECIMENTO DE FÓSSEIS APARECIMENTO DE MINERAIS MAIS DENSOS FLUIDOS: OS FLUIDOS, TAIS COMO ÁGUA, GÁS CARBONO, OXIGÊNIO, FLUOR, ETC DESEMPENHAM A FUNÇÃO DE FACILITAR AS REAÇÕES E TRANSFORMAÇÕES MINERALÓGICAS ATIVIDADE QUÍMICA. TIPOS DE TRANSFORMAÇÕES: METAMORFISMO NORMAL – SEM QUALQUER PERDA OU ADIÇÃO DE NOVO MATERIAL A ROCHA QUE SOFREU METAMORFISMO, OU SEJA, A COMPOSIÇÃO QUÍMICA CONTINUA A MESMA, EMBORA A ROCHA SEJA OUTRA. EXEMPLOS: ARENITOS QUARTZITO CALCÁRIOS MÁRMORES FOLHELHOS MICAXISTOS METAMORFISMO METASSOMÁTICO OU METASSOMATISMO – OCORRE MUDANÇA DE COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA ROCHA, EVIDENCIADO PELA FORMAÇÃO DE MINERAIS NOVOS NÃO EXISTENTES ANTERIORMENTE. ELEMENTOS QUE CARACTERIZAM E IDENTIFICAM UMA ROCHA METAMÓRFICA: MINERAIS ORIENTADOS DOBRAS E FRATURASDUREZA MÉDIA A ELEVADA TIPOS DE METAMORFISMO: METAMORFISMO TÉRMICO OU DE CONTATO: OCORRE ATRAVÉS DO CONTATO DE DUAS ROCHAS PRÉ-EXISTENTES. O AGENTE PRINCIPAL NESTE TIPO DE METAMORFISMO É O CALOR. DISTINÇÃO ENTRE: PIROMETAMORFISMO – TRANSFORMAÇÃO QUÍMICA E FÍSICA DA SUPERFÍCIE DAS ROCHAS PELO CONTATO IMEDIATO COM UM MAGMA. METAMORFISMO DE CONTATO – OCORRE AO REDOR DAS GRANDES MASSAS MAGMÁTICAS INTERNAS, PORÉM COM A TEMPERATURA INFERIOR À QUE PREDOMINA NO PIROMETAMORFISMO. AUMENTA A MOBILIDADE DA ROCHA ENCAIXANTE, FAVORECENDO O APARECIMENTO DE NOVOS MINERAIS E DE FENÔMENOS DE RECRISTALIZAÇÃO. METAFORMISMO DINÂMICO OU CATACLÁSTICO: PRESSÃO NÃO UNIFORME ASSOCIADA AO AUMENTO DE TEMPERATURA PROVOCA FRATURAS ORIGINANDO ESTRUTURAS E TEXTURAS PRÓPRIAS. ESTE TIPO DE METAMORFISMO OCASIONA O DESLOCAMENTO DE MASSAS DE ROCHAS EM ZONAS DE FALHAS – PRESSÃO ORIENTADA E SE RESTRINGE A PARTES POUCO PROFUNDAS DA CROSTA TERRESTRE, CONSISTINDO NO FRATURAMENTO, TRITURAÇÃO E MOAGEM DAS ROCHAS ORIGINAIS, COM A CONSEQÜENTE MODIFICAÇÃO DA TEXTURA E ESTRUTURA. NÃO HÁ PROCESSOS DE RECRISTALIZAÇÃO. METAMORFISMO REGIONAL DÍNAMO TERMAL: AÇÃO CONJUNTA DA TEMPERATURA E PRESSÃO PROVOCANDO A RECRISTALIZAÇÃO NA ROCHA E FAVORECENDOOAPARECIMENTODENOVASESTRUTURAS.ESTÁ INTIMAMENTE RELACIONADO COM A FORMAÇÃO DE CADEIAS DE MONTANHAS (ÁREAS CONHECIDAS COMO GEOSINCLINAIS). É TAMBÉM CHAMADO DE “GERAL”, POIS AFETA GRANDES REGIÕES E É CONSIDERADO O MAIS IMPORTANTE. ESTE TIPO DE METAMORFISMO OCORRE A GRANDES PROFUNDIDADES, MAS, PELA AÇÃO DE INTEMPERISMO E EROSÃO, AS ROCHAS METAMORFISADAS PODEM ATINGIR A SUPERFÍCIE, COMPLETAMENTE TRANSFORMADA EM GRANDES MASSAS DE XISTOS E GNAISSES. METAMORFISMO PLUTÔNICO: NUM APROFUNDAMENTO AINDA MAIOR, AS ROCHAS ENTRAM NA FASE PLÁSTICA, PASTOSA E JÁ NÃO TRANSMITEM PRESSÕES DIRIGIDAS, PERDENDO POUCO A POUCO A ORIENTAÇÃO DOS SEUS MINERAIS, ENQUANTO NOVOS SE FORMAM, PRATICAMENTE SEM XISTOSIDADE. CAUSAS DO METAMORFISMO: CONTATO DE ROCHAS PRÉ-EXISTENTES; MOVIMENTOS TANGENCIAIS DOS CONTINENTES (PLACAS TECTÔNICAS). SEQÜÊNCIA DO METAMORFISMO: DEFORMAÇÃO DOS MINERIAIS COM REDUÇÃO DOS POROS; T + P ACHATAMENTO DOS MINERAIS; PRESSÃO DOMINANTE ORIENTAÇÃO DOS MINERAIS; PRESSÃO ORIENTADA DOBRAMENTO DAS ROCHAS; ESFORÇOS TANGENCIAIS À CROSTA PLANO DE XISTOSIDADE x PLANO DE FRAQUEZA DA ROCHA PLANO DE XISTOSIDADE: XISTOSIDADE É UMA EXPRESSÃO DA MEDIDA EM QUE MINERAIS MICÁCEOS, LAMELARES OU PRISMÁTICOS PARALELOS OU SUB-PARALELOS CARACTERIZAM A APARÊNCIA DE UMA ROCHA METAMÓRFICA. A XISTOSIDADE É EVIDENCIADA PELO ACHATAMENTO E ORIENTAÇÃO DOS GRÃOS DA ROCHA DURANTE O PROCESSO DE METAMORFISMO. TIPOS DE ROCHAS METAMÓRFICAS: ROCHA ÍGNEA OU SEDIMENTAR ROCHA METAMÓRFICA RESULTANTE ORIGINAL CONGLOMERADO METACONGLOMERADO ARENITO QUARTZITO ARENITO ARGILOSO QUARTZITO MICÁCEO ARDÓSIA ARGILITO & SILTITO (LAMITOS) FILITO MICAXISTO GNAISSE CALCÁREO PURO MÁRMORE BRANCO CALCÁREO ARGILOSO MÁRMORE MICÁCEO CALCÁREO DOLOMÍTICO MÁRMORE VERDE CARVÃO ANTRACITO GRAFITE GRANITO GNAISS BASALTO XISTOS VERDES ANFIBOLITOS SERPENTINOS ULTRABÁSICAS TALCO-XISTOS PEDRA SABÃO PROPRIEDADES MECÂNICAS DAS ROCHAS METAMÓRFICAS: É EVIDENTE QUE AS CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS DOS MACIÇOS E DAS ROCHAS METAMÓRFICAS IRÃO DEPENDER, FUNDAMENTALMENTE, DA XISTOSIDADE (AUSENTE, FRACA OU BEM PRONUNCIADA), DA COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA E DA TEXTURA QUE ELAS APRESENTAREM. POR SUAS CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS SITUA-SE ENTRE AS SEDIMENTARES E AS ÍGNEAS: TEM MAIOR DENSIDADE E SÃO MAIS RESISTENTES QUE AS SEDIMENTARES ORIGINAIS E SÃO MENOS RESISTENTES E MAIS DEFORMÁVEIS QUE AS ÍGNEAS, ESPECIALMENTE DEVIDO À XISTOSIDADE. É IMPORTANTE SALIENTAR QUE O ARRANJO ORIENTADO DOS GRÃOS E A XISTOSIDADE FACILITAM ALTAMENTE O ATAQUE DOS AGENTES DO INTEMPERISMO , FACILITANDO BASTANTE A PROFUNDA ALTERAÇÃO DAS ROCHAS METAMÓRFICAS, GERANDO SOLOS ESPESSOS. OUTRO ASPECTO IMPORTANTE PARA PRÁTICA DE ENGENHARIA É A EXTREMA RAPIDEZ DE VARIAÇÃO LATERAL E VERTICAL DE SUAS CAMADAS EM TERMOS DE NATUREZA E CARACTERÍSTICAS. ARDÓSIA – XISTOSIDADE E CLIVAGEM BEM DESENVOLVIDAS MICAXISTO – XISTOSIDADE E CLIVAGEM BEM DESENVOLVIDAS GNAISSE – POBRE CLIVAGEM E XISTOSIDADE SEQÜÊNCIA DE CAMPO: GNAISSE MICAXIST FILITOS ARDÓSIA GRANITO ROCHA SEDIMENTAR MINERAIS METAMÓRFICOS 1 – INFLUÊNCIA DA COMPOSIÇÃO ORIGINAL AS TRANSFORMAÇÕES MINERAIS DEPENDEM: COMPOSIÇÃO DA ROCHA ORIGINAL; NATUREZA OU TIPO DE METAMORFISMO SUBMETIDO. TIPOS DE ROCHAS SEGUNDO COMPOSIÇÃO INICIAL: ARGILOSAS – MUDANÇAS SÃO BEM CARACTERIZADAS DE ACORDO COM A ELEVAÇÃODETEMPERATURAEPRESSÃO.SERVEMPARAO ESTABELECIMENTO DOS SUCESSIVOS GRAUS DE METAMORFISMO. ARENOSAS, ÍGNEAS ÁCIDAS E TUFOS; XISTOS ÁCIDOS E GNAISSES – MENOS SENSÍVEIS ÀS MUDANÇAS, PORTANTO DIFÍCEIS DE SEREM ACOMPANHADAS. CALCÁRIOS E OUTRAS ROCHAS CARBONATADAS – SÃO ROCHAS CONSTITUIDAS DE CARBONATO DE CÁLCIO PURO: AS MUDANÇAS SÃO PEQUENAS EXCETO RECRISTALIZAÇÃO. ÍGNEAS INTERMEDIÁRIAS, BÁSICAS E SEUS TUFOS – SÃO DO TIPO MAGMÁTICO BÁSICO. 2 – PROCESSOS AS REAÇÕES SE PROCESSAM NO ESTADO SÓLIDO (NÃO SOFREM FUSÃO). PROVA: CONSEVAÇÃO DE VESTÍGIOS DE ESTRATIFICAÇÃO E PELA PRESENÇA DE RESTOS FÓSSEIS EM ROCHAS COMPLEMENTE RECRISTALIZADAS. OS CRISTAIS CRESCERÃO NA DIREÇÃO PERPENDICULAR À DIREÇÃO DA MAIOR PRESSÃO (ALONGADAS PARALELAMENTE À DIREÇÃO DE MENOR PRESSÃO). APLICAÇÃO PRÁTICA DE ROCHAS METAMÓRFICAS A) MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO: A UTILIZAÇÃO DE ROCHAS METAMÓRFICAS NA COSNTRUÇÃO CIVIL DEPENDERÁ DE SUA COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA E GRAU DE METAMORFISMO. PEDRA BRITADA – APROVEITA-SE OS GNAISSES, QUARTZITOS E OS MÁRMORES. AS ROCHAS XISTOSAS, DEVIDO A TENDÊNCIA DE FORMAR FRAGMENTOS LAMELARES, NÃO SÃO APROPRIADAS PARA MATERIAL DE BRITA, SEJA PARA CONCRETO, SEJA PARA ASFALTO. REVESTIMENTO DE PISOS E PAREDES – O MÁRMORE, POR SUA BELEZA QUANDO POLIDO E PELO SEU PREÇO ACESSÍVEL É SEMPRE BASTANTE REQUISITADO. OS ENGENHEIROS DEVEM ESTAR ATENTOS PARA O FATO DE QUE, EM PISOS DE PRÉDIOS PÚBLICOS, O MÁRMORE (DUREZA 2) EM POUCO TEMPO ESTARÁ TOTALMENTE RISCADO PELOS FRAGMENTOS DE AREIA (DUREZA 7). A PRESENÇA DE MICAS NA GRANDE MAIORIA DAS ROCHAS METAMÓRFICAS CONFERE-LHES UM BRILHO DE GRANDE BELEZA QUE, COMBINADO COM A IMENSA VARIEDADE DE CORES E A FACILIDADE COM QUE DESAGREGAM EM PLAQUETAS, FAZEM DELAS REQUISITADOS MATERIAIS DE REVESTIMENTO DE FACHADAS E PAREDES INTERNAS. COBERTURAS – A FACILIDADE DE SEPARAR-SE EM PLACAS CONFERE ÀS ARDÓSIAS A POSSIBILIDADE DE SEREM UTILIZADAS COMO TELHAS OU COMO LAJOTAS DE REVESTIMENTO DE CALÇADAS. B) TALUDES: VALEM AS MESMAS CONSIDERAÇÕES APRESENTADAS EM RELAÇÃO ÀS ROCHAS SEDIMENTARES, COM UM AGRAVANTE: ALÉM DOS PLANOS DE XISTOSIDADE, VIA DE REGRA, SEREM MAIS INSTÁVEIS DO QUE OS PLANOS DE ESTRATIFICAÇÃO, DENTRO DO PACOTE DE ROCHAS METAMÓRFICAS MERGULHANTES PODEM EXISTIR CAMADAS COM BAIXÍSSIMA RESISTÊNCIA,ESPECIALMENTE DEVIDO ÀS MICAS. C) TÚNEL: A ESTABILIDADE DOS TÚNEIS E O PROCESSO DE ESCORAMENTO E TRATAMENTO DEVERÃO OBEDECER A DIREÇÃO DO PLANO DE XISTOSIDADE E A COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA DO MACIÇO ROCHOSO. AS OBSERVAÇÕES FEITAS PARA AS ROCHAS SEDIMENTARES SÃO TAMBÉM VÁLIDAS PARA AS ROCHAS METAMÓRFICAS EM OBRAS DE TÚNEIS. VALE NOVAMENTE A RESSALVA: OS PLANOS DE XISTOSIDADE SÃO, EM GERAL, MENOS RESISTENTES QUE OS PLANOS DE ESTRATIFICAÇÃO. D) BARRAGENS: DE UMA MANEIRA GERAL, AS ROCHAS METAMÓRFICAS SÃO POUCO PERMEÁVEIS, APRESENTANDO ESPESSURAS DE SOLOS QUE JUSTIFICAM A OPÇÃO POR BARRAGENS HOMOGÊNEAS DE TERRA. O GRANDE PROBLEMA É A ATITUDE DA XISTOSIDADE! RESUMO DE IDENTIFICAÇÃO MACROSCÓPICA DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ROCHAS OS QUATRO GRUPOS APRESENTADOS SÃO DE ACORDO COM A GRANULAÇÃO E TIPO DE ESTRUTURA. DE ACORDO COM A GRANULAÇÃO: FINÍSSIMA – não se consegue observar cristais POUCO A MUITO GROSSEIRA – percebe-se cristais a olho nu GRUPO I ROCHAS COM ESTRUTURA MACIÇA. GRANULAÇÃO FINÍSSIMA. NÃO SE OBSERVAM MINERAIS. SEM ORIENTAÇÃO PREFERENCIAL. 1. DUREZA: RISCÁVEL PELA UNHA Descrição Composição Rocha Origem Odor característico, quando molhada (moringa). Argila Argilito Sedimentar Macia ao tato. Não efervesce com HCl. 2. DUREZA: RISCÁVEL PELO AÇO Descrição Composição Rocha Origem Cheiro de moringa quando molhada. Não Mica (sericita) Ardósia Metamórfica efervesce com HCl Quartzo Odor de argila ausente ou fraco. Forte Calcita Calcário Sedimentar efervescência com HCl. Cores diversas Idem. Efervescente somente a quente. Dolomita Dolomito Sedimentar 3. DUREZA: NÃO RISCÁVEL, OU DIFICILMENTE, PELO AÇO Descrição Composição Rocha Origem Muito duras. Sem odor característico de Calcedônia Sílex Sedimentar argila. Não efervesce com HCl. Densas. Não efervescem. Cores: pretas, Feldspato e Basalto Magmática verde-escura, marrom. Piroxênio Claras: róseas, creme, branca. Maciça. Quartzo Quartzito Metamórfica Duras. Risca o vidro. GRUPO II ROCHAS COM ESTRUTURA MACIÇA. GRANULAÇÃO MÉDIA A GROSSA. SÃO OBSERVADOS CRISTAIS. SEM ORIENTAÇÃO PREFERENCIAL. 1. DUREZA: FACILMENTE RISCÁVEL PELO AÇO Descrição Composição Rocha Origem Efervescem com HCl. Granulação fina a grossa. Calcita Calcário Sedimentar Cores diversas. (met.) Efervescem com HCl. Granulação fina a grossa. Dolomita Dolomito Sedimentar Cores diversas. Efervesce a quente. (met.) DUREZA: DIFICILMENTE OU NÃO RISCÁVEL PELO AÇO a) Textura eqüigranular (minerais com tamanho semelhante) Descrição Composição Rocha Origem Cores claras, em tons róseo e cinza. Quartzo Quartzo, Feldspatos e Granito Magmática comum. Granulação milimétrica. Micas Cores claras, em tons róseo e cinza. Quartzo Quartzo, Feldspatos e Aplito Magmática comum. Granulação finíssima. Micas Feldspato e Cores escuras. Granulação milimétrica. Piroxênio Gabro Magmática (magnetita) Feldspato e Cores escuras. Granulação ligeiramente menor. Piroxênio Diabásio Magmática (magnetita) Nefelina e Nefelina- Cor clara. Granulação milimétrica e superior. Feldspato Magmática sienito (Fêmicos) Cores diversas, claras. Risca o vidro. Formada Quartzito, Magmática Quartzo Arenito de fragmentos. (Sedimentar) silicificado Cores escuras. Cor verde e preta. Anfibólios Anfibolito Metamórfica b) Textura ineqüigranular (minerais de diferentes tamanhos) Descrição Composição Rocha Origem Cores claras Feldspato, Quartzo Granitos (ácidas) Magmática (Mica) Cores escuras Feldspato, Piroxênio Basaltos (Básicas) Magmática Cores médias a escuras Feldspatos Fêmicos Nefelina-sienitos Magmática (sem quartzo) (Alcalina) GRUPO III ROCHAS ORIENTADAS EM PLANOS OU LINHAS. 1. CAUSADAS POR ESTRUTURA GNAISSICA OU XISTOSA Descrição Composiçã Rocha Origem o Cores claras. Granulação grossa a média. Grandes Quartzo, Feldspato cristais de feldspato. Cores variadas. Riscável pelo Gnaisse Metamórfica (Fêmicos), aço. Minerais placóides de mica. Micas Cores claras a média. Cor cinza-esverdeada. Tato Quartzo e Filito Metamórfica macio de pote, quando molhada. Sericita (xistos) Cores claras. Branca ou creme. Granulação média a Quartzo Quartzito finíssima. Divisibilidade em placas, às vezes boa. Risca Metamórfica (Mica) (micáceo) o vidro. Às vezes, com micas. Cor cinza, média a escura. Divisibilidade em placas. Micas Ardósia Metamórfica GRUPO IV ROCHAS COM CAMADAS PRÓXIMAS DA HORIZONTAL. ESTRATIFICADAS. CLÁSTICAS. GRANULAÇÃO VARIÁVEL. FRIÁVEIS. Descrição Composição Rocha Origem Fragmentos ou seixos de tamanho maior que Cascalho e material 2mm, semi-arredondados, cimentados por Conglomerado Sedimentar limonita, argila, etc. cimentante Fragmentos ou seixos de tamanho maior que Fragmentos e 2mm, em fragmentos angulares, ligados por Brecha Sedimentar material cimentante material cimentante. Grãos semi-arrendondados, por vezes angu- losos, com tamanho entre 2mm e 0,1mm Areia grossa Arenito Sedimentar (visíveis a olho nu).Cor variada, às vezes Areia média estratificada, áspera ao tato. Grãos semi-arrendondados, por vezes angu- losos, com grãos entre 0,1mm e 0,01mm, friáveis, ásperas ao tato, dificilmente Silte Siltito Sedimentar distingüíveis a olho nu. Transição entre arenito e argilito. Odor característico, quando molhada (moringa). Macia ao tato. Não efervesce com Argila Folhelho Sedimentar HCl. Cores diversas. Odor de argila ausente ou fraco. Forte Calcita Calcário Sedimentar efervescência com HCl. Cores diversas. Odor de argila ausente ou fraco. Efervescente Dolomita Dolomito Sedimentar somente a quente RESUMO PARA IDENTIFICAÇÃO MACROSCÓPICA DO TIPO DA ROCHA (principais características) Rochas magmáticas Estrutura maciça, compacta. Dureza média a elevada. No campo, a cor é relativamente homogênea. Rochas sedimentares Estrutura em camadas. Dureza baixa. No campo, a cor pode variar no sentido horizontal e vertical. Estruturas sedimentares típicas: estratificação cruzada, marcas de ondas, de animais, de chuva, do gelo, etc. Fósseis. Rochas metamórficas Estrutura orientada. Paralelismo dos minerais. Dureza média a elevada, com exceção das micáceas e carbonatadas. No campo, a cor pode variar, como as sedimentares. ROTEIRO PARA IDENTIFICAÇÃO DAS ROCHAS Cor – deve ser referida, embora não seja muito importante; Granulação – importante: muito grossa, grossa, média, fina ou finíssima; Dureza – sua avaliação é dada por: riscável pela unha, facilmente pelo canivete e dificilmente pelo canivete; Estrutura – resume-se em: maciça, orientada ou estratificada; Minerais presentes – depende de um maior conhecimento do indivíduo; Conclusão: verificara qual dos grupos anteriores pertence. Complementação: Graus de alteração – classificam-se em: inalterada ou sã, ligeiramente, medianamente ou bastante alterada; Outras observações – elementos como: eventual fratura, presença de vesículas, etc; Tipo da rocha – Justificar; Nome da rocha – Justificar. PROPRIEDADES DAS ROCHAS I – QUÍMICAS Composição química Reatividade Durabilidade II – FÍSICAS Cor Densidade Porosidade Permeabilidade Absorção Dureza Módulo de Elasticidade Coeficiente de Poisson III – GEOLÓGICAS Composição mineralógica Textura Estrutura Estado de alteração Fraturas Gênese IV - MECÂNICAS Resistência à compressão Resistência ao choque Resistência ao desgaste Resistência ao corte Resistência à britagem V - GEOTÉCNICAS Grau de alteração Grau de resistência à compressão simples Grau de consistência Grau de fraturamento PROPRIEDADES QUÍMICAS COMPOSIÇÃO QUÍMICA Por si só não é um elemento suficiente par definir uma rocha; A composição varia muito de uma amostra pra outra; Existem limites de erros permitidos nas diferentes dosagens. REATIVIDADE Algumas rochas possuem elementos químicos capazes de reagir, como por exemplo, o silicato e a sílica mineral (reagem com álcalis do cimento Portland); Reações – cimento/agregado: provocam a deteriorização do concreto; Outros tipos: transformação do anidrito em gesso (túneis), dissolução dos carbonatos, lixiviação de rochas em obras hidráulicas, etc. DURABILIDADE Resistência da rocha à ação do intemperismo; Julgamento é feito na prática pela preservação de monumentos antigos e por meio de ensaios. PROPRIEDADES FÍSICAS COR Fator de classificação fraco devido a grande variabilidade, até mesmo dentro de uma mesma jazida; Podem ser: monócronas (uma única coloração uniformemente distribuída) e polícronas (duas ou mais cores); Rochas compactas (sedimentares) coloração devido a pigmentações ou difusão de grãos; Amarela, alaranjada ou vermelha pigmentação de hidróxido de ferro; Cinzenta e preta pigmentos carbonosos ou betuminosos; Verde depende de compostos de ferro (sulfetos) e de níquel. PESO ESPECÍFICO Depende do peso específico dos seus elementos constituintes e de sua porosidade; Determinado em laboratório: - Peso específico aparente (d ou p.e.) = W0 Wa Ws Onde: Wo = peso da amostra Ws = peso da amostra saturada Wa = peso da amostra dentro da água - Peso específico real (d ou p.e.) = W0 Wa A Ws Onde: A = Wa-Wo Fatores que influenciam na densidade das rochas: Estado de alteração: reações químicas dos minerais densos em minerais menos densos; aumento de volumes desses minerais. Porosidade e compacidade: rocha porosa com vazios isolados diminui a densidade real, enquanto que, se interligados, a densidade real será maior; rochas muito porosas são de baixa densidade; resistência à compressão cresce com a densidade; resistência ao desgaste cresce com a densidade; dificuldade de corte cresce com a densidade. POROSIDADE É a propriedade das rochas em conter espaços vazios (relação entre o volume dos vazios e o volume total da rocha); Dependente de: Tipo de rocha: Sedimentares: grande volume de vazios dando-lhes maior porosidade mas, quanto cimentadas, a porosidade diminui; Igneas: extrusivas possuem maior porosidade que as intrusivas; Metamórficas: baixa porosidade e varia com o grau de metamorfismo, sendo que, quanto mais intenso, mais porosa é a rocha. Estado de alteração: Tem influência através do fenômeno de lixiviação e dissolução; Resistência à compressão diminui com a porosidade; Classificação: extremamente porosa (50%), muito porosa (10 a 30%), bastante porosa (5% a 10%), medianamente porosa (2,5% a 5%), pouco porosa (1 a 2,5%) e muito compacta (1%). Rocha Porosidade (%) Granito 0,5 a 1,5 Arenito 10 a 20 Calcário 5 a 12 Argila 45 a 50 PERMEABILIDADE Maior ou menor facilidade que a rocha oferece à percolação da água; Primária existe desde a sua formação; Secundária devido à lixiviação, dissolução de componentes mineralógicos, etc; Metamórficas possuem baixa permeabilidade e sedimentares, maior valor. ABSORÇÃO É a propriedade na qual uma certa quantidade de líquido é capaz de ocupar os vazios de uma rocha, ou parte desses vazios; É dada por: C a Pa Ps x100 Ps Sendo: Pa = peso após longa imersão Ps = peso seco DUREZA Resistência ao risco, dada pela escala de Mohs; Na prática: Riscável pela unha ou exageradamente fácil pelo canivete; riscável pelo canivete; dificilmente ou não riscáveis pelo canivete. MÓDULO DE ELASTICIDADE OU MÓDULO DE YOUNG Deformação elástica (a amostra tende a recuperar sua forma e tamanho originais) ou plástica ou irreversível (parte da deformação permanece); isotrópicas (mesmas propriedades elásticas em todas as direções); As propriedades elásticas normalmente é afetada pela anisotropia. COEFICIENTE DE POISSON () Relação entre as deformações transversais e longitudinais; B É dado por: L B L PROPRIEDADES MECÂNICAS RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO Grande variabilidade de resultados; Para rochas estratificadas: compressão paralela e perpendicular ao leito de estratificação tanto no caso seco quanto saturado; Normalmente tem-se: rochas de grãos finos, da mesma espécie que rochas de grãos grossos, possuem maior resistência à compressão; quanto mais forte for o ligamento entre os cristais, maior a resistência à compressão; as rochas silicificadas tem maior resistência; os corpos de prova com compressão perpendicular aos planos de estratificação apresentam maior resistência à compressão. Tensão de ruptura dada por: Tr P S média RESISTÊNCIA AO CHOQUE (Rc) Resistência ao impacto de um peso que cai de uma certa altura; Medida pelo produto do peso pela altura de queda que provoca a ruptura do corpo-de-prova; Importância quando a rocha for usada para pavimentação de estradas e aeroportos; Ensaio – Resistência ao Impacto Treton; RESISTÊNCIA AO DESGASTE Resistência ao desgaste por atrito mútuo resistência da rocha sob a forma de agregado, quando submetida a atrito mútuo de seus fragmentos. Em alguns métodos são acrescentada esferas de ferro fundido ou aço. Conforme o tipo de máquina: resistência ao desgaste Los Angeles, Deval, etc; Resistência ao desgaste por abrasão ® resistência da rocha quando submetida à abrasão de abrasivos especificados. Importância especial quando a rocha for empregada sob a forma de pavimentos. Método utilizado é o de resistência à abrasão Los Angeles; É dado por: Ra Rc RESISTÊNCIA AO CORTE É a resistência de uma rocha se deixar cortar em superfícies lisas; Normalmente a resistência ao corte cresce com a dureza da rocha. COMPORTAMENTO ANTE A BRITAGEM Propriedade da rocha em apresentar maior ou menor dificuldade de se fragmentar quando submetida à britagem; Fatores de influência: fissuramentos, leitos
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