Geologia Aula 03

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Geologia Aplicada à Engenharia – Aula 03 
Geologia Aplicada 
Solo 
É a coleção de corpos naturais dinâmicos, que contém matéria viva e é resultante da ação do clima e da biosfera sobre a rocha e cuja transformação em solo se realiza durante certo período de tempo e é influenciada pelo tipo de relevo. 
Pedologia 
É a ciência que estuda os solos. 
Pedogênese 
É a formação do solo por modificações causadas nas rochas pelo intemperismo, com importante reorganização e transferências dos minerais formadores dos solos. 
Conceito de solo 
É a parte do manto de intemperismo que sofreu decomposição e modificação intensas, tornando-o capaz de possibilitar o desenvolvimento de vegetais superiores. 
No sentido mais restrito, é um mineral e/ou orgânico: 
Inconsolidado (solo sem consistência, solidez ou estabilidade, isto é, sem condições para resistir às forças desagregadoras de suas moléculas), 
Poroso 
Finamente granulado 
Com natureza e propriedades particulares oriundas da interação de processos pedogenéticos com fatores ambientais envolvendo algumas variáveis, tais como: material que originou o solo; clima; presença de organismos vivos; relevo; duração do tempo. 
Por isto, os solos são capazes de sustentar a vida de vegetais terrestres superiores. 
 
A figura abaixo mostra o manto de intemperismo de um solo e uma camada de rocha não alterada 
 
 
Vegetais superiores 
São plantas: 
Traqueófitas, isto é, que possuem vasos condutores de seiva (líquido que contém princípios nutritivos e que circula no interior do vegetal, através de um sistema vascular) 
Que possuem estruturas produtoras de gametas (células especializadas para a reprodução) visíveis; não é necessário água para a reprodução, pois o tubo polínico transporta os gametas masculinos até os femininos. 
Que independem da água para a fecundação 
Que são representados por dois grupos: as gimnospermas (plantas produtoras de gametas visíveis que só desenvolvem sementes, mas não frutos) e as angiospermas 
(plantas produtoras de gametas visíveis que desenvolvem sementes e frutos) 
 
Fatores de formação do solo 
A formação do solo envolve fenômenos de decomposição, migração e acumulação de substâncias de natureza diversa. Estes fenômenos decorrem da ação de: 
fatores geológicos: rocha-mãe, hidrologia, tempo 
fatores geográficos: clima, relevo, erosão 
fatores biológicos: vegetação, organismos vivos, animais, o homem 
 
O solo: 
1) É constituído, direta ou indiretamente, de produtos de intemperização das rochas 2) Em menor escala, resulta da ação de organismos e de detritos orgânicos decompostos a partir da cobertura vegetal 
 
3) É um corpo organizado, vivo, ativo, friável, poroso, hidratado, mineral, orgânico, capaz de assegurar a alimentação mineral dos organismos vivos autotróficos e, em particular, dos vegetais superiores. 
 O desenvolvimento completo do solo (estudo da pedogênese) é um processo muito lento. Inicialmente, a parte superior do manto do solo, seja residual seja transportada, decompõese, para liberar nutrientes paras as plantas, possibilitando o crescimento de vegetais de grande e de pequenos portes. 
No estágio inicial de sua formação, o solo é incipiente e de má qualidade agrícola, e contém partículas grosseiras e grande quantidade de blocos desagregados da rocha ainda pouco alterada que se encontra subjacente. 
Autotrófico (gr autós = por si próprio + gr trophos = alimentador) 
É o ser vivo que produz seu próprio alimento, utilizando matéria inorgânica para obter matéria orgânica, a partir da fixação do dióxido de carbono, por meio da fotossíntese (transformação química em presença de energia luminosa) ou da quimiossíntese (transformação química pela oxidação de substâncias químicas). 
Entre os organismos de nutrição autotrófica, podem-se citar os vegetais e as algas. 
A figura abaixo mostra o perfil geológico de um solo. 
 
 
Um exemplo de alteração de solo 
Na alteração de um granito, o solo decorrente é considerado imaturo e rico em argila, obtida pela intemperização do feldspato, e contém numerosos fragmentos de quartizo e de outros grãos minerais constituintes dessa rocha, os quais encontram-se desintegrados, mas, não alterados. 
A figura abaixo mostra blocos desagregados de uma rocha subjacente em processo de alteração. 
 
 
Influências externas sobre um solo 
As influências externas, também, modificam a configuração original de um solo e podem ser tão grandes que determinam características mais profundas no solo do que aquelas oriundas da rocha original. 
 
Fatores externos mais importantes 
Os fatores externos mais importantes que determinam mudanças no caráter original do solo são: 
O clima 
A vegetação 
A pluviosidade 
 Composição e estrutura do solo 
Os solos são constituídos dos seguintes materiais: 
Matéria mineral 
Matéria orgânca 
Umidade 
Ar no interior do solo 
 
Resumo da composição do solo 
O solo é uma mistura de: 
Matéria mineral, formada por produtos físicos e químicos, originados da meteorização das rochas (partículas de vários tamanhos, desde grânulos de argilas e areias até fragmentos de rocha) 
Matéria orgânica, formada por resíduos mais ou menos decompostos de vegetais (a matéria coloidal do solo é formada por teores variáveis de argila e matéria orgânica, determinando o composto argila-humus) 
Restos e secreção de animais 
 
À medida que são incorporados detritos orgânicos e organismos mortos, parcialmente decompostos, o solo passa a fornecer nutrientes, ou seja, humus. 
Humus 
São colóides orgânicos que contêm carbono extraído do ar, durante o desenvolvimento das plantas. 
Rocha matriz ou rocha-mãe 
 
É a rocha que se desagrega, para dar origem ao solo. 
Intemperização ou meteorização 
É o fenômeno responsável pela formação do material que dá origem ao solo. 
É o conjunto de modificações de ordem física (desagregação) e química (decomposição) que as rochas sofrem, ao aflorarem à superfície da Terra. 
Os produtos do intemperismo, que são a rocha alterada e o solo, estão sujeitos a outros processos do ciclo supérgeno os quais acabam levando à denudação continental, com o consequente aplainamento do relevo. 
 
Denudação 
É o conjunto formado por intemperismo e erosão. 
Ciclo supérgeno 
É um ciclo exógeno ou externo que se desenvolve na superfície dos continentes e que, atuando sobre as rochas, provoca a formação de outras rochas, de solos, de saprólitos, de formações superficiais, de jazidas minerais, etc. 
O ciclo supérgeno se desenvolve por meio de 4 processos principais: Intemperismo, Pedogênese, Erosão e Sedimentação Continental. 
A figura abaixo mostra o ciclo exógeno ou externo e a biosfera e a atmosfera. 
 
 
Perfil e horizontes dos solos 
O desenvolvimento do perfil de um solo ocorre, ao mesmo tempo, que a meteorização da rocha. 
O perfil do solo compõe-se de horizontes definidos desde a superfície até a rocha original subjacente. 
Um solo possui camadas horizontais de morfologias diferentes entre si. Essas camadas são chamadas de horizontes e sua identificação depende, para sua delimitação em campo, estritamente, da percepção do pedólogo, apesar de todos as normas e técnicas existentes. A sobreposição destas camadas define o perfil do solo. A ação pedogenética, determinada pela perturbação de seres vivos e pela infiltração de água, dentre outros, varia dentro do perfil. Diz-se que quanto mais distante da rocha mãe, mais intensa e/ou antiga é a ação pedogenética. 
A figura abaixo representa o perfil de um solo com seus horizontes. 
 
 
 
Basicamente um perfil de solo apresenta os seguintes horizontes: 
O - Horizonte orgânico, sendo bastante escuro 
A - Horizonte superficial, com bastante interferência do clima e da biomassa. É o horizonte de maior mistura mineral com húmus. 
B - Horizonte de maior concentração de argilas, minerais oriundos de horizontes superiores e, às vezes, de solos adjacentes. É o solo com coloração mais forte e com mais agregação e desenvolvimento. 
C - Porção demistura de solo pouco denso com rochas pouco alteradas da rocha mãe. Equivale, aproximadamente, ao conceito de saprólito. 
H - horizonte de constituição orgânica superficial, ou não, composto de resíduos orgânicos acumulados ou em acumulação, sob condições de prolongada estagnação de água, salvo se drenado artificialmente.
E - Horizonte eluvial, ou seja, de exportação de material, geralmente argilas e pequenos minerais. Por isso, é, geralmente, mais claro que os demais horizontes. 
 R - Rocha matriz não alterada, de difícil acesso em campo. 
Textura do solo 
A textura do solo depende da proporção de areia, de silte (fragmentos de rocha ou partículas detríticas, menores que um grão de areia, que entram na formação do solo ou de uma rocha sedimentar), ou de argila, na sua composição. 
Isso influencia: 
Na taxa de infiltração da água 
No armazenamento da água 
Na aeração do solo 
Na facilidade de mecanização 
Na distribuição de determinados nutrientes (fertilidade do solo). 
 
As percentagens de argila, silte e areia mudam bastante, ao longo da extensão de um terreno. 
A maneira com que esses diferentes tipos de grãos se distribuem é de extrema importância na disseminação da água no solo. A textura do solo modifica o movimento da água. No solo do Brasil, existe uma camada superficial arenosa e uma subsuperficial argilosa, resultando em uma diferença de porosidade. A água penetra mais facilmente na parte de cima e lentamente na camada inferior. Isso facilita a erosão, em função do relevo e da cobertura vegetal, e prejudica o desenvolvimento das raízes das plantas. 
Cor dos solos 
Como a cor é algo bastante subjetivo, geralmente, em todo o mundo, se utiliza uma tabela de cor padrão, chamada Tabela Münsell. Esta tabela consiste em aproximadamente 170 cores arranjadas de formas diversas. 
Achando a cor do solo, nesta tabela, anotam-se os três elementos básicos que regem o sistema de cores Münsell: 
Matriz (Hue) - A cor pura, descrita entre vermelho (R), amarelo (Y), etc. 
Valor (Value) - É o tom de cinza presente na cor ("claridade" da cor), variando entre branco (valor 10) ou preto (valor 0) 
Croma (Chroma) – É a proporção da mistura da cor fundamental com a tonalidade de cinza, variando também de 0 a 10. 
A cor implica em diversas considerações imediatas sobre o solo: 
Geralmente, quanto mais escura, maior é o conteúdo de matéria orgânica. 
A presença de óxido de ferro dá tons avermelhados para os solos. 
Cromas menor que 2 ou 3 podem indicar processo de gleização no solo. 
A cor preto-azulado pode determinar a presença de magnésios. 
Gleização 
Processo de formação de solo permanentemente ou periodicamente saturado por água, salvo se for drenado artificialmente (formação do solo com condições de excesso de água ou hidromorfismo). Nesse caso, diz-se que o horizonte formado é típico dos Gleissolos. 
Gleissolos 
São solos minerais, formados em condições de saturação por água, presentes, principalmente, em planícies ou várzeas inundáveis). 
Para o engenheiro, de modo geral, o solo é todo material incoerente ou pouco resistente (em torno de 10 kgf/cm2) que se encontra recobrindo as rochas não alteradas ou substrato. 
Para o engenheiro civil, o solo é um corpo passível de ser escavado, sob o ponto de vista da mecânica dos solos, para ser utilizado como suporte para construções civis. 
Para o engenheiro agrônomo, o solo é a camada na qual pode-se desenvolver vida vegetal e animal. 
Para o geólogo, o solo é toda porção superficial de solo, decomposta e constituída de material inconsolidado (solo que não possui consistência ou estabilidade), chamada regolito, e que cobre a rocha sã. 
Regolito 
É uma camada solta de material heterogêneo e superficial que cobre uma rocha sólida. É formada de poeira, solo, rocha quebrada e outros materiais correlatos. 
Para o biólogo, o solo interfere no ciclo biogeoquímico dos nutrientes minerais e determina os diferentes ecossistemas e habitats dos seres vivos. 
Classificação dos solos 
De acordo com o desenvolvimento do perfil, com a natureza da evolução e com o tipo de húmus, os solos classificam-se em: 
Solos não desenvolvidos 
São os solos que possuem características próximas das do material-mãe (material que lhe deu origem), constituído por material detrítico e com pouca matéria orgânica. 
Encontram-se em regiões desérticas. 
Solos pouco desenvolvidos 
São solos com pequeno desenvolvimento do perfil. 
Seu pequeno desenvolvimento indica que se trata de solos jovens, na fase inicial de formação, predominando as características do material original. 
Solos desenvolvidos 
São os solos que se caracterizam por terem perfil com horizonte eluvial e iluvial. 
Eluvial 
Quando uma camada ou horizonte do perfil do solo, chamado horizonte eluvial (idéia de “para fora do horizonte”) perde material para outro horizonte abaixo dele. 
Iluvial 
Quando uma camada ou horizonte do perfil do solo, chamado horizonte iluvial (idéia de “para dentro do horizonte”) ganha e acumula material de outro horizonte acima dele (acumula minerais de argila, óxido de ferro, alumínio e material orgânico em profundidade) 
Fatores de intemperismo 
Os fatores que controlam a ação do intemperismo são: 
o clima (variação sazonal de temperatura e distribuição de chuvas) 
o relevo (que influi no regime de infiltração e drenagem das águas) 
a fauna e a flora (que fornecem matéria orgânica para as reações químicas e remobilizam os materiais) 
a rocha parental (com resistência diferenciada aos processos de alteração intempérica) 
o tempo de exposição da rocha aos agentes intempéricos 
Rocha parental 
É rocha formada por material parental, ou seja, material constituído pelo material físico da rocha intemperizada. 
A rocha alterada chama-se alterita ou saprólito 
Saprólito ou alterita 
É a rocha alterada “in situ”, pela ação do intemperismo, podendo, ou não, preservar a estrutura da rocha original. 
É a rocha decomposta por intemperismo químico, gerando um material argiloso, variavelmente friável, de cores amarelas e avermelhadas ou em tons de cinza, e que depende da rocha original e do clima, podendo conter quartzo e outros minerais resistentes à alteração e preservando, frequentemente, muitas das estruturas da rocha sã abaixo. O saibro, material utilizado na construção civil, em misturas com cimento e areia, normalmente, é um material saprólito de alteração de rochas graníticas e outras. 
Pode apresentar dezenas de metros de espesura em climas úmidos, ocorre na base do manto de intemperismo, mas, pode ser exposto pela erosão dos regolitos. 
Material de rocha que não apresena resistência à escavação com a pá 
Tem grande importância como material de construção (nas estradas, nas edificações, etc.) 
Em geral, é um material originado da maior parte dos solos tropicais. 
É um depósito de resíduos de solos 
Concentra minerais economicamente aproveitáveis, como a bauxita. 
 
O intemperismo atua sobre a rocha, por determinado tempo, e provoca a formação do manto de intemperismo ou de alteração cuja análise é feita por meio do perfil de alteração. 
 
A figura abaixo mostra o saprólito como material de origem de solos 
 
 
A figura abaixo mostra o saprólito como material de origem de solos 
 
 
A figura abaixo mostra o saprólito como material de construção 
 
 
A figura abaixo mostra o saprólito na formação de minérios (bauxita) 
 
 O saprólito é um materila friável, móvel, anidro, mineral, abiótico 
Friável 
Que se fragmenta facilmente 
Anidro 
Substância de qualquer natureza que não contém, ou quase não contém, água em sua composição 
Abiótico 
Meio onde não há condição de haver vida. 
Autotrófico (auto = próprio + trofo = alimento) 
Qualidade do ser vivo de produzir seu próprio alimento, ou seja, ser vivo capaz de produzir moléculas orgânicas, que lhe servem de alimento, a partir de substâncias inorgânicas que retira do meio em que vive. Nesse processo, o ser vivo produz substâncias orgânicas, utilizando,como reagente, o gás carbônico e a água, produzindo glicídios (composto orgânico) e oxigênio, na presença da luz (processo da fotossíntese). 
A figura abaixo mostra o solo e o saprólito, no interior do manto de intemperismo ou manto de alteração, e a rocha, no interior da litosfera. 
 
 A figura abaixo mostra um perfil de intemperismo ou perfil de alteração do solo 
 
Ciclo exógeno ou externo 
É um ciclo geoquímico que se manifesta na superfície da Terra, pela alteração das rochas na superfície, pelo transporte dos elementos liberados na alteração e pela sedimentação desses elementos. 
É um meio essenciamente líquido (hidrosfera) ou gasoso (atmosfera) e que se movimenta, através do ciclo da água (evaporação, condensação, erosão, sedimentação oceânica e erosão continental), movido por dois fatores: a radiação solar, gerando a evaporação, e a gravidade, gerando a sedimentação oceânica e a sedimentação continental do material erodido pela precipitação sobre as rochas. 
A figura abaixo mostra o ciclo exógeno ou externo e os processos de alteração das rochas da superfície. 
 
Rocha parental 
 Quando a alteração intempérica das rochas depende da natureza dos seus minerais constituintes, de sua textura e de sua estrutura. 
A figura abaixo mostra que a fauna e a flora modificam e movimentam grandes quantidades de materiais, mantendo o solo arejado. 
 
 
 
Pedogênese 
Reorganização dos materiais resultantes das alterações das rochas, sob a ação de agentes biológicos (organismos vivos vegetais e animais). 
Reorganização dos materiais, em horizontes, chamados perfil de solo. 
 O intemperismo possui um conceito mais amplo que a pedogênese e, em geral, atua junto com a pedogênese, na formação dos solos.