Geologia para Engenharia Nov_2013

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A CROSTA DA TERRA - MINERAIS
GEOLOGIA PARA ENGENHARIA
CAAMDAS DA TERRA:
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Partindo-se das velocidades sísmicas, calculam-se as densidades
das camadas principais e de suas subdivisões.
DEFINIÇÃO:
Oceano
SIAL (Silício + Alumínio)
SIMA - (Silício + Magnésio)
Rochas Graníticas
Rochas Basálticas
Espessura de 0 a 50km
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CONSTITUIÇÃO:
A parte mais superficial da Crosta está representada por rochas,
que são agregados naturais de um ou mais minerais que, por
diferentes motivos geológicos acabam ficando intimamente
unidos.
Embora coesa e, muitas vezes dura, a rocha não é homogênea!!!
Minerais são elementos ou compostos químicos com composição
definida, homogêneo, cristalizados e formados naturalmente por
meio de processos geológicos inorgânicos, na Terra ou em corpos
extraterrestres.
Minério é toda rocha ou mineral apresenta importância
econômina.
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Rubi natural
(Mineral)
Rubi sintético
(Não Mineral)
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CROSTA TERRESTRE:
Em volume, a composição da crosta da Terra é aproximadamente a
mesma das rochas magmáticas (95%), pois a quantidade de rochas
sedimentares presentes na Crosta é insignificante.
Em área ocorre o inverso, rochas sedimentares (75%) para (25%)
para as rochas magmáticas.
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PROPRIEDADES DOS MIINERAIS:
Alguns minerais apresentam composição química muito simples:
Ex.: Diamante (átomos de carbono)
Enxofre (átomos de enxofre)
Ouro (átomos de ouro)
A grande maioria dos minerais, é formada por compostos
químicas que resultam de diferentes elementos químicos:
Ex: Quartzo (SiO2)
Os minerais apresentam arranjo atômico interno tridimensional.
Os átomos encontram-se distribuídos ordenadamente, formando
um rede tridimensional (retículo cristalino).
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Duas propriedades físicas que atestam esta organização:
Hábito cristalino: É a forma geométrica externa natural do mineral,
desenvolvida sempre que a cristalização se der sob condições calmas
e ideais. Ex: Laminar (Micas) e Prismático (Turmalinas);
Clivagem: É a quebra sistemática da massa mineral em planos
preestabelecidos que refletem a presença de planos de fraqueza em
determinadas direções da estrutura do mineral (Ex.: Micas (uma
direção), Feldspato (duas direções) e Calcita e Halita (três
direções))
O mercúrio é o único mineral líquido.
Substâncias sólidas amorfas, tais como géis, vidros e carvões
naturais, não são cristalinas e portanto não satisfazem às exigências
da definição de mineral. Serão considerados mineralóides.
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ORIGEM DOS MINERAIS:
A origem de um mineral está condicionada aos “ingredientes
químicos” e às condições físicas (temperatura e pressão) reinantes
no seu ambiente de formação.
Um mineral pode se formar:
a) A partir de uma solução de material em estado de fusão ou vapor.
O processo de cristalização tem início com a formação de um
núcleo, um diminuto cristal que funciona como uma semente, ao
qual o material vai aderindo, com o consequente crescimento do
cristal (cristalização do magma);
b) Metamorfismo: Modificação no estado cristalino por alterações
nas condições de pressão e/ou temperatura sem que haja fusão do
mineral inicial.
IDENTIFICAÇÃO DOS MIINERAIS:
As propriedades que mais interessam no estudo de um mineral são
as seguintes:
Propriedades físicas: dureza, cor do traço, clivagem, fratura,
tenacidade, peso específico, brilho e cor;
Propriedades morfológicas: hábito e simetria;
Propriedades químicas: dissolução e outros.
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COR
Idiocromáticos - cor própria não variável;
b) Alocromáticos - cor variável - o quartzo pode ser incolor, branco, 
amarelo e rosa.
COR DO TRAÇO
a) Cor do mineral quando reduzido a pó por vezes diferente da cor 
do mineral;
b) Determina-se raspando o mineral numa placa de porcelana;
c) Os minerais alocromáticos possuem risca clara ou incolor.
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BRILHO
É os aspecto da reflexão da luz na superfície do mineral. Pode ser:
Brilho metálico (semelhante ao dos metais polidos – galena e pirita);
Brilho não metálico (quartzo, feldspatos).
DUREZA
Relativa - medida segundo uma escala crescente de dez 
termos - escala de Mohs. Determina-se riscando uma amostra 
num dos minerais da escala e vice-versa;
Um mineral que risque e seja riscado por em termo da escala,
ou se não se riscarem entre si, possui a mesma dureza
relativa;
Um dado mineral produz um sulco, risca em todos os termos
da escala de menor dureza e é riscado por todos os que
possuem dureza superior.
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CLIVAGEM
O mineral fratura-se por planos paralelos entre si com
superfícies brilhantes;
Os planos de clivagem resultam de ligações químicas entre as
partículas mais fracas em determinadas direções da rede
cristalina. O mineral divide-se segundo essas direções;
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DENSIDADE
É o número que expressa a relação entre o peso do mineral
e o peso de igual volume de água destilada a 4º C.
O peso específico depende de dois fatores:
a) A natureza dos átomos (quanto maior o peso atômico mais
elevado formam minerais de maior peso específico);
b) Estrutura atômica (quanto mais compacto for a estrutura
do mineral, maior será sua densidade).
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TENACIDADE
É a resistência ao choque de um martelo, ou ao corte de
uma lâmina de aço. Os minerais podem ser:
a) Quebradiços: reduzem-se a pó, quando submetidos a
pressão Ex: calcita;
b) Sécteis: podem ser cortados por uma lâmina Ex: gipsita;
c) Maleáveis: redutíveis a lâminas pelo martelo Ex: ouro.
FRATURAS
Quando os minerais não se partem em planos, mas
segundo uma superfície irregular. Podem ser:
a) Conchoidal: em concavidades mais ou menos profundas
Ex: quartzo;
b) Igual ou plana: aproximação a planos;
c) Desigual ou irregular: com superfícies irregulares.
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TESTE DA EFERVESCÊNCIA
Pelo contato com um ácido, certos minerais como a calcita,
reagem com os ácidos liberando CO2, o que provoca a
efervescência.
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MICROSCOPIA ÓPTICA COM LUZ POLARIZADA
Identificação dos minerais em função de suas características 
ópticas de refração.
Placa de Muscovita (“mica branca”) 
cercada por grãos menores de 
quartzo e feldspato.
OS MINERAIS E SUAS UTILIDADES
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ROCHAS: UNIDADES FORMADORAS DA CROSTA
As rochas são produtos consolidados, resultantes da união de
minerais. Diferentes dos sedimentos, por exemplo areia de praia
(um conjunto de minerais soltos), as rochas têm os seus cristais
ou grãos constituintes muito bem definidos. Dependendo do
processo de formação, a força de ligação dos grãos constituintes
varia, resultando em rochas “duras” e rochas “brandas”.
As rochas são compostas por minerais essenciais e minerais
acessórios. Os primeiros estão sempre presentes e são os mais
abundantes numa determinada rocha. Os acessórios podem ou
não estar presentes, sem que isto modifique a classificação da
rocha.
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ROCHAS: UNIDADES FORMADORAS DA CROSTA
Quando os minerais agregados pertencerem à mesma espécie
mineralógica, a rocha será considerada monominerálica.
Quando forem de espécies diferentes, ela será pluriminerálica.
ROCHAS: CLASSIFICAÇÃO GENÉTICA
A principal classificação das rochas é a genética. As rochas são
classificadas de acordo com o seu modo de formação na
natureza.
Elas podem ser classificadas como:
- Ígneas ou Magmáticas;
- Sedimentares;
- Metamórficas
Em volume, a composição da crosta da Terra é aproximadamente a mesma das rochas
magmáticas (95%), pois a quantidade de rochas sedimentares presentes na Crosta é
insignificante.
Em área ocorre o inverso, rochas sedimentares (75%) para (25%) para as rochas
magmáticas.
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ROCHAS: CLASSIFICAÇÃO GENÉTICARochas ígneas ou magmáticas: formada pelo resfriamento do
magma (lava de vulcão) em contato com a atmosfera (água ou ar) ou
no interior da crosta terrestre.
Ex.: basalto, diabásio, granito
Rochas sedimentares: formadas pelo acúmulo de solo, matéria
orgânica ou pela precipitação de substâncias químicas em bacias de
sedimentação.
Ex.: arenito, siltito, argilito, gipsita, coquina, folhelho 
Rochas metamórficas: são originadas de rochas pré-existentes que
sofreram a ação dos agentes do metamorfismo (altas pressões e altas
temperaturas) ocorrendo uma alteração em sua estrutura e
composição mineralógica.
Ex.: gnaisse, mármore
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MAGMA E SEUS PRODUTOS
Rochas ígneas ou magmáticas: formada pelo resfriamento do
magma (lava de vulcão) em contato com a atmosfera (água ou
ar) ou no interior da crosta terrestre.
Ex.: basalto, diabásio, granito
O termo “ígneo” vem do latim ignis que significa “fogo”. Na
superfície da terra, podemos observar a formação de rochas
ígneas quando a lava, expelida pelos vulcões, ocorre como um
líquido incandescente viscoso, e se consolida ao resfriar.
Magma é a rocha em estado de fusão a altas temperaturas (700 a
1200 ºC) e é constituído de três partes:
a) Uma parte líquida, representada pela rocha fundida;
b) Uma parte sólida, que corresponde a minerais já consolidados e
a fragmentos de rocha, transportados em meio à fração líquida;
c) Uma parte gasosa;
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COMPOSIÇÃO DOS MAGMAS
Magmas têm, majoritariamente, composição silicática, em
consonância com a composição predominante da crosta e do manto
terrestre.
A variação composicional dos magmas, assim como das rochas ígneas,
é descrita principalmente pelo teor de sílica, que é porcentagem em
peso de SiO2.
Três tipos de magma se destacam pela sua abundância:
1) o magma granítico ou riolítico: SiO2 > 66%
2) o magma andesítico: 52% < SiO2 < 66%
3) o magma basáltico: 45% < SiO2 < 52%
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INFLUÊNCIA DA COMPOSIÇÃO DOS MAGMAS
As características físicas dos magmas, como a temperatura e a
viscosidade, estão intrinsecamente relacionadas à sua composição:
Magmas basálticos apresentam baixa viscosidade, ou seja, maior
fluidez.
Magmas graníticos apresentam alta viscosidade, ou seja, menor
fluidez.
ROCHAS ÍGNEAS E SUAS CARACTERÍSTICAS
Granitos e Basaltos são as rochas ígneas mais representativas.
Classificação quanto ao teor de sílica:
Rochas ácidas: predominam amplamente os minerais félsicos, de
cores claras, e com altos teores de Si, Al, Na e K, representados
principalmente pelos feldspatos e quartzos.
Rochas básicas: predominam Mg, Fe e Ca. Isto resulta na
abundância de silicatos ricos nesses elementos, chamados de
minerais máficos (olivinas, biotitas, etc) de cores escuras.
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ROCHAS ÍGNEAS E SUAS CARACTERÍSTICAS
ROCHAS ÍGNEAS E SUAS CARACTERÍSTICAS
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ONDE SE FORMA UMA ROCHA ÍGNEA
As informações a respeito sobre o ambiente e a história da
consolidação de cada rocha ígnea é obtida através da análise das
texturas e estrutura das rochas que se desenvolvem em resposta ao
ambiente no qual o magma se aloja e se consolida.
ROCHAS ÍGNEAS – CLASSIFICAÇÃO TEXTURAS
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ROCHAS ÍGNEAS – CLASSIFICAÇÃO TEXTURAS
Púmice (pedra-pomes) representa um tipo particular de rocha vulcânica vítrea,
formada a partir de uma “espuma vulcânica” com alto índice de vazios produzidos
por escape súbito de gases, que cria uma estrutura esponjosa ou celular;
Estruturas indicativas de escape de gases são as vesículas (quando vazias) ou
amígdalas (quando preenchidas por variedades cristalinas)
PLUTONISMO (Plutão – deus do Inferno)
Processo de colocação e consolidação do magma no interior da crosta.
Quanto à profundidade:
1) Hipoabissais ou Subvulcânicos
• Batólitos: corpos ígneos de grande dimensão, com formas irregulares.
Vistos graças aos processos erosivos (maiores do que 100km²)
b) Stocks: corpos ígneos de grande dimensão, com formas irregulares.
Vistos graças aos processos erosivos (menores do que 100km²)
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2) Abissais ou Plutônicos (profundidades maiores do que 2 km)
PLUTONISMO (Plutão – deus do Inferno)
a) Diques: são formados quando o magma invade as rochas encaixantes
pelas fraturas e falhas. São classificados também como corpos
discordantes. Em geral são constituídos por magmas básicos.
Ex.: diques podem ter 500 Km de comprimento e 8 km de espessura.
b) Sills: também conhecidos como soleiras são corpos intrusivos que se 
alojam com atitudes horizontais a sub-horizontais, paralelamente às 
estruturas originais das rochas sedimentares encaixantes.
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ROCHAS ÍGNEAS – DISJUNÇÃO COLUNAR
Padrão de fraturamento decorrente do resfriamento rápido da lava, fazendo 
com que haja uma contração e formação das colunas poligonais.
c) Lacólito: corpos ígneos com formato de cogumelo, que podem
representar uma variação dos sills. Porém, diferentemente dos sills,
o lacólito arqueia as camadas sobrejacentes para criar espaço para o
seu alojamento. Também são formados por magmas graníticos,
portanto mais viscosos.
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d) Necks vulcânicos: são corpos intrusivos circulares discordantes
formados pela consolidação do magma dentro de chaminés
vulcânicas, que são os condutos por onde o magma sobe e chega
à superfície através do vulcão. Após a erosão do edifício
vulcânico (material mais erodível), sobressai na topografia a
antiga chaminé, o neck vulcânico.
ROCHAS ÍGNEAS – APLICAÇÕES
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ROCHAS ÍGNEAS – APLICAÇÕES
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ROCHAS ÍGNEAS – APLICAÇÕES – PARÂMETROS
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DA ROCHA AO SOLO: INTEMPERISMO E PEDOGÊNESE
DA ROCHA AO SOLO: INTEMPERISMO E PEDOGÊNESE
FATORES QUE CONTROLAM A AÇÃO DO INTEMPERISMO
CLIMA: Variação sazonal da temperatura e na distribuição das chuvas;
RELEVO: Regime de infiltração e drenagem das águas;
FAUNA E FLORA: Fornecem matéria orgânica para reações químicas;
ROCHA MÃE: Resistências diferenciadas;
TEMPO DE EXPOSIÇÃO aos agentes intempéries.
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DA ROCHA AO SOLO: PERFIL DE ALTERAÇÃO TÍPICO
PEDOGÊNESE = FORMAÇÃO DOS SOLOS
Ocorre quando as modificações químicas e mineralógica do intemperismo dão lugar
a modificações estruturais, com reorganização dos minerais formadores do solo
PERFIL DE 
ALTERAÇÃO
Solo: Solum + Saprolítico
Perfil de alteração: Solo + Rocha
Solo vegetal, organ.
Solo residual maduro 
(sem vestigios estrut.)
Solo residual imaduro 
com vestigios estrut.) 
SAPROLITO(Solo de 
alteracao), RAM, RAD
Horizonte de transicao 
(solo e ate 90% rocha
ROCHA:
Muito alterada,
Medianamente alt.
Pouco alter.
Sa ou quase as.
(Descrever grau de 
fraturamento)
ESQUEMA DE PERFIS DE ALTERACAO (DEERE)
RAM- Rocha alter. Mole 
RAD – Rocha alter. Dura
Fonte: Deere e Patton, IV Congr. Paanamer. Mec. Solos, 1971, V1, pg.91 
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São todos os processos que causam desagregação das rochas, com separação dos 
grãos minerais antes coesos em material descontínuo e friável.
INTEMPERISMO FÍSICO
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INTEMPERISMO FÍSICO - CONGELAMENTO
INTEMPERISMO FÍSICO – ALÍVIO DE TENSÕES
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INTEMPERISMO FÍSICO - BIOLÓGICO – RAÍZES DAS ÁRVORES
INTEMPERISMO QUÍMICO
Quando as rochas afloram à superfície da Terra, seus minerais entram em
desequilíbrio e, através de uma série de reações químicas, transformam-se em
outros minerais, mais estáveis nesse novo ambiente.
O principal agente do intemperismo químico é a água da chuva.
Água das chuvas
+
CO2
=
Água Ácida
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DISSOLUÇÃO: Solubilização completa por exemplo da
calcita e da hilita (terrenos calcários – relevos cársticos – cavernas e dolinas)
INTEMPERISMO QUÍMICO – Esfoliação Esferoidal
As arestas e os vérticesdos blocos rochosos são mais expostos ao ataque do
intemperismo químico que as faces, resultando na formação de blocos
arredondados a partir de formas angulosas.
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INTEMPERISMO QUÍMICO – Esfoliação Esferoidal
SOLOS RESIDUAIS
PRODUTOS PREDOMINANTES:
GRANITO (quartzo, feldspato, mica, acessorios)
� Quartzo (resistente e não soluvel) > AREIA ou SILTE
� Feldspato (atacavel: perde brilho e resistencia) > ARGILA (caolim)
� Mica (atacavel) > ARGILA (montmorilonita)
ARENITO (graos de areia) > solo residual arenoso
ARGILITO, FOLHELHO (miner. Argilosos) > argila, silte
BASALTO (olivina e piroxenio) > silte e argila montmor (A7)
Etc.
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EXEMPLO:
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ARGILAS:
Caolinitica aumenta absorcao de agua
Ilitica aumenta plasticidade
Montmorilonitica diminui resistencia
(piores propriedades p/ enga.)
Bentonita eh argila montmorilonitica. Aumenta seu volume 
em agua ate 500x. Usada como lama de perfuracao de 
sondagens, diafragmas, estaca escavada, etc.
CAMADAS PARALELAS 
A TOPOGRAFIA
MAIOR INTENSIDADE 
NA SUPERFICIE
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ALIVIO DE TENSOES
Abertura das fraturas 
proximo as superficies de 
escavacao
AGENTES BIOLOGICOS
� RAIZES
(grande forca de crescimento ~15atm: fendas da rocha, muros, casas)
� ANIMAIS TERRESTRES
(minhoca, formiga, termitas, cupim, roedores, etc.: revolvem o solo 
facilitando o acesso da agua)
� ANIMAIS MARINHOS 
(ourico, cracas, etc.: aderem a rocha e segregam substancias nocivas)
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FORMIGUEIRO E TERMITAS: 
importantes em fundacao de barragem! 
Solo residual
Saprolito duro
Rocha alterada
BARRAGEM DE MIRANDA(MG): 
Trincheira de vedacao foi extendida ate o saprolito duro.
OUTRAS BARRAGENS NO NORTE: Balbina, etc.
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INFLUENCIA DO CLIMA
COMPONENTE INGLATERRA INDIA
ROCHA SOLO ROCHA SOLO
SiO2 49,3 47,0 50,4 0,7
Al2O3 17,4 18,5 22,2 50,5
Fe2O3 2,7 14,6 9,9 23,4
FeO 8,3 --- 3,6 ---
SOLO LATERITICO: (SiO2) / (Al2O3 + Fe2O3) < 2
Fonte: Leinz e Amaral
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ALTERACAO DIFERENCIAL 
Diferentes rochas tem diferentes resistencias a alteracao
SR
SAPR
ROCHA
SR
fraca
resistente
resistente
fraca
MESMA TOPOGRAFIA 
COM DIFERENTES 
INTERPRETACOES
SR