Aula 2 Origem do Solo e Argilominerais

Prévia do material em texto

ORIGEM DOS SOLOS
TAMANHO DOS GRÃOS
Prof.ª Naiara de Lima Silva
Mestrado em Geotecnia – NUGEO/ UFOP
Engenheira Ambiental - UESB
E-mail: nls.naiara@gmail.com
Origem e Ciclo das Rochas
O domínio de atuação da Engenharia Geotécnica envolve uma 
parte muito reduzida do globo terrestre, compreendendo a parte 
mais superficial da crosta (espessura variável entre 10km e 35km, 
podendo alcançar até 60 km) e a cobertura de depósitos de 
sedimentos.
Origem e Ciclo das Rochas
As propriedades físicas do solo são determinadas, em princípio, 
pelos minerais que constituem suas partículas e, portanto, pelas 
rochas das quais se derivam.
Origem e Ciclo das Rochas
Formação de Rochas Ígneas
Magma  Rochas Ígneas
Formação de Rochas Ígneas
(Série de Bowen)
Formação de Sedimentos
Rochas ígneas (ou outras)  Sedimentos
Formação de Rochas Sedimentares
Sedimentos  Rochas Sedimentares
Formação de Rochas Sedimentares
Sedimentos  Rochas Sedimentares
DIAGÊNESE – Processos químicos (dissolução, precipitação, cristalização, 
oxidação, redução, etc.) e físicos que transformam os sedimentos em 
rochas.
Compactação Cimentação Autigênese
Formação de Rochas Metamórficas
Rochas ígneas (ou outras)  Rochas Metamórficas
Intemperismo
Intemperismo
Intemperismo Físico
I. Processos Físicos de Intemperismo
• Desconfinamento por erosão 
• Variações térmicas de expansão e contração 
(esfoliação)
• Congelamento da água / cristalização de sais
• Processos físicos-biológicos (ação de raízes)
Intemperismo Físico
Intemperismo Físico
Intemperismo Químico
Mineral I + solução de alteração Mineral II + solução de lixiviação
Intemperismo Químico
II. Processos Químicos de Intemperismo
• Hidrólise: quebra da estrutura 
cristalina dos minerais por íons H+ e 
OH- dissociados da água
• Quelação: processos de complexação
e remoção de íons metálicos.
• Troca catiônica: formação dos minerais 
de argila
• Oxidação (Fe2+ para Fe3+) e Redução
(Fe2+ mantém-se estável)
• Dissolução: CaCO3  Ca
2+ + CO3
2-
Produtos do Intemperismo 
Os materiais, produto do intemperismo, que recobrem as rochas
superficialmente são genericamente chamados de MANTO DE
INTEMPERISMO ou REGOLITO.
Os produtos do intemperismo podem ficar no mesmo lugar ou
ser deslocados por algum agente transportador.
REGOLITO SOLOS
PROCESSOS PEDOGENÉTICOS
Solos Residuais
PEDOGÊNESE: processos físico-químicos responsáveis pela evolução
e diferenciação dos horizontes de um solo.
Os materiais do perfil vão se tornando mais diferenciados com 
relação à rocha parental em termos de composição, estrutura e 
textura, quanto mais afastados dela.
Classificação dos Solos segundo a origem
SOLO
RESIDUAL
TRANSPORTADO
Coluvionar
Tálus
Aluvionares
Eólicos
Solos Residuais x Solos Transportados
I. Solos Residuais
• são aqueles depositados nas vizinhanças imediatas da rocha de 
origem (rocha matriz);
• típicos de regiões com estações bem definidas e elevadas 
precipitações;
• comportamento geotécnico de difícil caracterização em geral.
 Saprolito: preservação das estruturas originais da rocha.
 Solo residual: perda completa das estruturas originais
II. Solos Transportados
• são aqueles movimentados e depositados em outros locais;
• caracterizados pelos mecanismos de transporte;
• comportamento geotécnico de mais fácil caracterização.
Exemplo de Formação de Solo Residual
Solos Transportados
Solos Transportados
Solos Residuais x Solos Transportados
Constituição dos Solos
• O solo é um material constituído por um conjunto de
partículas sólidas, deixando entre si vazios, que poderão estar
preenchidos com água ou ar.
• Sistema trifásico: sólido, líquido e gasoso.
Tamanho das partículas de solo
• PEDREGULHOS: são pedaços de rochas com algumas 
partículas de quartzo, feldspato e outros minerais.
• AREIA: são constituídas principalmente por quartzo e 
feldspato, podendo outros grãos também estarem presentes 
em menores quantidades.
• SILTES: são frações de solo microscópicas que consistem em 
grãos de quartzo bem refinados e algumas partículas em 
formas de placas.
• ARGILAS: são formadas principalmente por partículas 
lamelares, microscópicas e submicroscópicas de mica, 
argilominerais e outros minerais.
Tamanho das partículas de solo
• Frações de solos: ABNT (NBR 6502/95)
• Em alguns casos, partículas de 0,002 a 0,005 mm também 
podem ser definidas como argila. As argilas são partículas que 
desenvolvem plasticidade na presença de água.
Características Básicas dos Solos Granulares
Características Básicas dos Solos Finos
Argilominerais
• São silicatos de alumínio complexos compostos por duas 
unidades básicas: 
(1) Tetraedro de sílica
(2) Octaedro de alumina.
Lâmina de Sílica
Lâmina Octaédrica
Argilominerais
• A associação entre si, desses elementos, forma as diversas 
espécies de argilominerais: caulinita, montmorilonitas e ilitas.
 CAULINITA: são formadas por unidades de silício e alumínio, 
que se unem alternadamente, através de pontes de hidrogênio, 
conferindo-lhes uma estrutura rígida.
1:1
Argilominerais
 ILITAS: são estruturalmente formadas por 
uma unidade de alumínio entre duas 
unidades de silício. As camadas são ligadas 
por íons de potássio.
2:1
Argilominerais
MONTMORILONITAS: são 
estruturalmente formadas por uma unidade 
de alumínio entre duas unidades de silício.
• O íons de potássio não estão presentes 
como na ilita e uma grande quantidade de 
água é atraída para o espaço entre as 
camadas.
2:1
Argilominerais
MONTMORILONITAS x ILITAS
Argilominerais
• As partículas de argila possuem carga negativa em sua 
superfície. Também há alguns locais com carga positiva nas 
extremidades das partículas. 
• Argila seca  carga negativa balanceada por cátions 
intercambiáveis (Ca2+, Mg2+, Na+ e K+ ) rodeando as partículas 
mantidas por atração eletrostáticas.
Na presença de água, 
moléculas polarizadas, as 
partículas sólidas atraem 
os íons H+, formando uma 
película de água 
adsorvida. 
Argilominerais
Argilominerais
• Quando a água é adicionada à argila, os cátions e alguns ânions 
flutuam em volta das partículas de argila. 
 DUPLA CAMADA DIFUSA
DUPLA CAMADA DIFUSA
• A água dipolar é atraída tanto pela superfície da argila 
(carregada negativamente), quanto pelos cátions na camada 
dupla. Os cátions são atraídos pelas partículas do solo.
• A força de atração entre a água e a 
argila diminui com a distância das 
partículas em relação à superfície.
• Toda água presa às partículas de 
argila é conhecida como água de 
dupla camada.
Esta orientação da água em volta das 
partículas de argila dá aos solos de 
argila suas propriedades plásticas.
Implicações na Prática da Engenharia
(Solos Expansivos)
A presença de argilominerais em um agregado de solo influencia 
muito as propriedades de engenharia de um solo como um todo.
Bentonita
• Argilas ultra-finas, formadas pela alteração química de 
cinzas vulcânicas.
• Composição basicamente através de MONTMORILONITA
 Tendência a inchamento.
• Injeções de bentonita para vedação em barragens e 
escavações. 
Tixotropia
• Fenômeno de perda e consequente retorno da resistência 
coesiva, devidos a destruição e consequente reordenação da 
estrutura molecular das camadas adsorvidas.
• A perda e o consequente retorno da resistência coesiva 
parecem ser devidos a destruição e reordenação da estrutura 
molecular das camadas adsorvidas.
A bentonita é um material que exibe 
características tixotrópicas. 
As lamas tixotrópicas – suspensão em 
água desta argila (bentonita)– são 
muito empregadas nas perfurações de 
poços de petróleo, fundações profundas, 
cortinas enterradas, etc.