Resumo P1 - Geologia para Engenharia

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Resumo P1 -> geologia
Planeta Terra
- Evolução do Sistema Solar
- Planeta Terra -> três camadas: núcleo central, manto e crosta externa.
- Material mais pesado foi para o centro e o mais leve para a superfície.
Estrutura interna da terra
- Ferramenta de estudo: terremotos
- As ondas sísmicas propagam-se a partir do hipocentro carregando informações sobre o material atravessado. A velocidade de propagação destas ondas sísmicas depende das propriedades do material, sendo maior nos materiais mais rígidos.
- Ondas P: As partículas do meio vibram paralelamente à direção de propagação da onda. São ondas longitudinais de compressão e dilatação das partículas do meio
- Ondas S: Ondas transversais, mais lentas que a onda P. As partículas vibram transversalmente à direção de propagação das ondas. 
- Distância entre P e S = 0 -> epicentro
As velocidades de propagação das ondas P e S dependem essencialmente do meio por onde elas passam. Em geral quanto maior a densidade de uma rocha, maior a velocidade das ondas sísmicas. 
Numa onda sísmica há transmissão não apenas de vibrações de partículas do meio, mas também de deformação do meio. As ondas P correspondem a deformações de dilatação/compressão e as ondas S correspondem a deformações tangenciais (também chamadas de cisalhamento). 
As ondas S não se propagam em meios líquidos ou gasosos, apenas nos meios sólidos. 
Lei de Snell
- De menor velocidade para outro de maior velocidade o raio da onda se afasta da normal à interface. Caso a onda passe para um meio com velocidade menor, ela se aproxima da normal. Desta forma, a trajetória curva dos raios sísmicos explica-se pelo aumento de velocidade das ondas com a profundidade. Quando uma onda P ou S se reflete ou se transmite numa descontinuidade, ela pode converter-se em S ou P.
- A grande diferença entre as velocidades sísmicas da crosta e do manto indica uma mudança de composição química das rochas. Esta descontinuidade (crosta/manto) é chamada de Moho. A camada da terra acima desta descontinuidade é chamada de crostra.
- A crosta juntamente com uma parte do manto acima da região de baixa velocidade, forma uma camada mais densa e rígida chamada litosfera. 
- No núcleo externo, não há propagação de ondas S, o que indica que ele deve estar em estado líquido, o que reduz também a velocidade da onda P que passa a ser bem menor quando comparada com a velocidade do manto que é sólido.
Crosta continental – Espessura muito variável 30 a 40 km nas regiões sismicamente estáveis mais antigas (os crátons) até 60 a 80 km nas cadeias de montanhas (Cordilheiras dos Andes e Himalais). A crosta continental é formada por rochas graníticas caracterizadas pelos elementos Si e Al, por isto esta camada é conhecida com Sial. Apresenta densidade de 2,7 g/cm3 e Vp=6,5 km/s. Mais leve.
Crosta oceânica – Possui constituição basáltica com predominância de Si e Mg, sendo chamada de Sima. Apresenta densidade de 3,0 g/cm3, Vp=6,5 km/s. Mais pesada e jovem.
Tectônica Global
- Fim dos anos 40 -> mapeamento do oceano, coletando-se amostras de rochas. Estes estudos permitiram cartografar uma enorme cadeia de montanha submarina denominada de dorsal meso-oceânica.
- Sistema contínuo ao longo de toda a terra estendendo-se por 84000 km e apresentando largura da ordem de 1000 km. 
- Zona de forte atividade sísmica e vulcânica (magma saindo).
- Divide a crosta submarina em duas partes, podendo apresentar a ruptura ou a cicatriz produzida durante a separação dos continentes. 
Zonas de subducção – Locais onde a crosta oceânica mais densa mergulharia para o interior da terra até sofrerem fusão e serem incorporadas novamente ao manto.
Limite entre as placas 
- Limites divergentes – Marcado pela a dorsal meso-oceânica onde as placas tectônicas se afastam uma da outra. 
- Limites convergentes – As placas tectônicas colidem, com a mais densa mergulhando sob a outra, gerando uma zona de intenso magmatismo a partir de processos de fusão parcial da crosta que mergulhou. Nestes limites ocorrem fossas e províncias vulcânicas (ex.: placa do pacífico). 
- Limites conservativos – Placas tectônicas deslizam lateralmente uma em relação a outra, sem destruição ou geração de crosta (falhas transcorrente). Exemplos deste tipo é a falha de San Andréas na América do Norte. 
Formação de cordilheiras e arquipélagos
- Crosta oceânica com crosta oceânica – A placa mais densa, mais antiga, mais fria e mais espessa mergulha sob a outra placa, em direção ao manto carregando consigo parte dos sedimentos acumulados sobre ela. Formam-se os arquipélagos atrás de zona de subducção. (zona sísmica) Ex.: Ilhas do Japão. 
	
- Crosta continental com crosta oceânica – Ocorre a subducção da crosta oceânica sob a placa continental formando as grandes cordilheiras de montanhas continentais. Ex.: Andes na América do Sul. 
- Colisão entre placas continentais – Não gera vulcanismo expressivo como nos outros dois processos, mas produz intenso metamorfismo de rochas continentais pré-existentes e leva a fusão parcial de porções da crosta continental gerando magmatismo granítico. Ex.: Cordilheiras dos Alpes e Himalaias.
Atividades sísmicas
Padrão em faixa: mergulho de placas sobre outras
Padrão em linha: nascimento de placas
Isostasia
- A isostasia baseia-se no princípio hidrostático de Arquimedes, na qual um corpo ao flutuar desloca uma massa de água equivalente à sua própria.
Modelo de G. Airy – As montanhas são mais altas por possuírem raízes profundas, da mesma forma que um imenso bloco de gelo flutuando no mar. Considerou a crosta constituída de blocos de mesma densidade e quanto mais alto for o bloco de Sial, maior será a sua raiz mergulhada no substrato constituído pelo Sima.
Modelo de J. H. Pratt – As montanhas são elevadas por serem compostas por rochas de menor densidade de que as existentes nas regiões vizinhas, havendo neste caso diferenças laterais de densidade.
Sabe-se hoje que os dois modos de compensação isostática ocorrem na natureza. As montanhas são mais altas, pois se projetam para as partes mais profundas do manto, conforme informações obtidas da sismologia. Por outro lado os continentes situam-se acima do nível do mar devido à diferença de composição e densidade entre a crosta continental e oceânica. Os dois modelos de compensação isostática operam simultaneamente.
** Mesmo após ter sofrido intemperismo e erosão intensa no decorrer do tempo geológico, a crosta continental situa-se acima do nível do mar devido à isostasia, pois a medida que a erosão remove as camadas superficiais, ocorre lento soerguimento. Portanto, rochas originadas em profundidade maiores acabam atingindo níveis superficiais.
Tempo geológico 
Os principais métodos de estudo da moderna geologia são a estratigrafia, os paleontológicos e os geocronológicos. Todos estes métodos estão fundamentados em princípios de investigação para se determinar as idades das rochas e das seqüências das quais elas fazem parte. 
- Estratigrafi:a È a ciência que estuda os estratos sedimentares, incluindo minerais e fósseis presentes, sua coordenação cronológica, distribuição geográfica e ambientes de sedimentação. Os estudos estratigráficos tomam como base os seguintes princípios: 
- Horizontalidade original – As formações sedimentares são depositadas originalmente na posição horizontal. Qualquer mergulho que apresentem é resultado de subseqüente dobramento. 
- Lei da superposição – Cada camada é mais jovem que aquelas localizadas abaixo dela e mais antiga que aquelas situadas acima. 
- Princípio das relações de interseção – Qualquer rocha que foi cortada por um corpo intrusivo ígneo ou por uma falha é mais antigo que o corpo ígneo ou falha. 
Minerais 
- internamente são bem organizados
- “Um mineral é um sólido, homogêneo, natural, com composição química definida (mas geralmente não fixa) e um arranjo atômico altamente ordenado”.
- Cela unitária ou Retículo cristalino → É a menor unidade da rede tridimensional e pode condicionaralém da forma externa do cristal, outras propriedades físicas como a dureza.
Classificação quanto à origem:
- Minerais magmáticos→ são aqueles que resultam da cristalização (resfriamento) do magma. Ex: quartzo, mica, feldspato.
- Minerais 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. Recristalizam-se no estado sólido. Ex: granada
- 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. Ex: enxofre
- Minerais formados a partir de soluções → Evaporação do solvente (gipsita); Perda de gás agindo como solvente (calcário); Diminuição da temperatura e/ou pressão (quartzo); Interação de soluções (barita); Interação de gases com soluções (pirita); Ação de organismos sobre soluções. 
Propriedade físicas dos minerais
- Hábito: Forma geométrica externa habitual, exibida pelos cristais dos minerais, que reflete a sua estrutura cristalina.
- Clivagem: propriedade que tem uma substância cristalina em dividir-se em planos paralelos (plano de fraqueza). * Mica possui clivagem bem definida em uma única direção.
- Fratura - Um mineral sem clivagem apresenta fratura. A fratura é formada por uma superfície irregular e curva resultante da quebra do mineral. (quartzo)
- Partição: está associada a planos cristalográficos, mas não é bem desenvolvida. 
- Dureza: é a resistência que o mineral apresenta ao ser riscado. 
- Transparência, cor, brilho
- Traço: é a cor do pó mineral que se observa quando este é risca uma superfície áspera de porcelana branca. 
- Densidade relativa
- Tenacidade: é uma medida da coesão de um mineral, ou seja, a sua resistência a ser quebrado, esmagado, dobrado ou rasgado.
Principais minerais formadores das rochas
Minerais silicatos 
- É a mais importante das classes de minerais 
- Aproximadamente 30% de todos os minerais conhecidos são silicatos. 
- As rochas magmáticas são praticamente formadas de silicatos, constituindo assim, cerca de 90% da crosta terrestre. 
- Os silicatos estruturalmente apresentam o íon Si+4 situado entre quatro íons O-2 compondo um arranjo tetraédrico (SiO4)-4. 
- Nos silicatos os tetraedros unem-se pelo vértice. 
- Polimerização - Capacidade dos tetraedros unirem-se entre si compartilhando o átomo de oxigênio. 
Nesossilicatos 
- Contem tetraedros independentemente ligados por cátions de Fe, Mg e etc. 
*Grupo da Olivina 
- Silicato de magnésio e ferro, com fórmula química (Mg,Fe)2SiO4 
- Mineral presente no basalto (olivina, piroxênio e anfibólio)
Inossilicatos 
- Contem unidades tetraédricas ligadas por oxigênios em comum, formando cadeias simples ou duplas. Por isso, o hábito (forma geométrica) destes minerais é em geral alongado, do tipo prismático. 
*Piroxênio (cadeia simples) e Anfibólio (cadeia dupla, cores mais variadas)
Filossilicatos (muito importantes para a geologia)
- São hidratados e suas unidades tetraédricas se dispõem em folhas, onde cada tetraedro é ligado a outros três por oxigênios em comum. Estas folhas são flexíveis elásticas ou plásticas, mais raramente quebradiças. 
*Micas (disposição hexagonal de seus átomos ao longo de planos sucessivamente paralelos)
*Argilominerais 
- Caulinita
- Formadas por unidades de silício e alumínio, que se unem alternadamente, conferindo-lhes uma estrutura rígida, sendo, portanto, uma argila que apresenta a relação Si/Al de 1:1
- Estáveis em presença de água
- Maior dimensão e menor expansão e plasticidade (consistência) 
- Montmorilonita
- Argila expansiva	 - Instável em presença de água 	- Elevada plasticidade
- Muito expansiva na presença de água
- 2:1
Tectossilicatos 
- Grupo dos silicatos mais importante volumetricamente, uma vez que, perfaz quase 75% do volume ocupado pela crosta terrestre. 
- Arranjo tridimensional
-Grupo da sílica (quartzo) e grupo dos Feldspatos.
Minerais não-silicatos 
- Sulfetos: Pirita
- Óxidos: Hematita
- Hidróxidos: Bauxita
- Carbonatos: Calcita
- Halóides: Fluoritas 
- Sulfatos: Gipsita
Rochas
- É um material que faz parte essencial da crosta sólida da Terra, e é constituída por um agregado de um ou mais minerais, ou vidro vulcânico ou matéria orgânica.
- 3 parâmetros importantes para seu estudo: textura, estrutura e conteúdo mineralógico.
 - Ígneas: consolidação do magma.
Metamórficas: transformação do outras rochas preexistentes (novas condições temperatura e pressão).
Sedimentares: deposição de detritos de outras rochas (magmáticas ou metamórficas), ou do acúmulo de detritos orgânicos.
Rochas Ígneas
- Plutônicas ou intrusivas: formadas em profundidade pelos lentos processos de resfriamento e solidificação do magma, resultando em material cristalino de granulação grossa e de formas definidas (granito).
- Vulcânica ou extrusivas: Formadas na superfície terrestre, pelo extravasamento de lava por condutos vulcânicos (basalto).
Características de um Magma
* + consistência, - mobilidade
* + teor de sílica, + consistência
- Magma granítico, com teores de sílica superior a 66%
- Magma basáltico, com teores de sílica entre 45% e 52%
O SiO2 é responsável pela viscosidade do magma e pela sua acidez.
** + consistência, + sílica, + grau de cristalização, - voláteis, - temperatura
GRANITO X BASALTO
- Intrusiva, rocha ácida, minerais ácidos, + consistente (+ sílica), batólito, holocristalina, grossa a média, félsica (clara).
- Extrusiva, rocha básica, minerais básicos, formado inteiramente por minerais (holocristalina), fina, máfica (escura)
Minerais são consumidos na cristalização da próxima etapa.
Basalto não possui quartzo, pois não tem sílica suficiente para ser cristalizada e completar a série.
Em um magma em movimento, os primeiros minerais a cristalizar são consideravelmente mais básicos. Eles são deixados para trás à medida que o magma se desloca. 
Este, que cristaliza por último, dá origem a rochas mais ácidas. 
 Assim, as rochas resultantes da cristalização final do magma teriam composição inteiramente diferente daquela formada pelos primeiros minerais a se cristalizar. 
Formas de ocorrência das rochas ígneas
Rochas ígneas extrusivas
- Magma é pouco viscoso -> As lavas que fluem dos vulcões em forma de escudo são altamente fluidas e mais velozes, espalhando-se sobre grandes extensões do terreno. 
- Magma é mais viscoso - As erupções vulcões em cone de lados abruptos, as lavas são pouco fluidas, solidifica mais rapidamente e forma camadas mais espessas. Estes vulcões apresentam um caráter explosivo dando origem às rochas ígneas piroclásticas. 
Rochas ígneas intrusivas
- Se o magma, gerado em profundidade, se consolidar no interior da crosta teremos a formação de rochas plutônicas ou intrusivas. 
- Dique: é a rocha intrusiva formada pelo preenchimento de rochas encaixantes através de fraturas ou falhas por magma mais básico. Possui pequena largura e grande comprimento na vertical (maior fraturamento na horizontal), por isso não são indicados para construção de túneis.
- Sill: semelhante ao dique, mas na horizontal, onde a rocha encaixante é sedimentar. Ficando mais próximo da crosta onde a pressão é menor e ligado ao dique (maior fraturamento na vertical).
- Batólitos: são gigantes rochas intrusivas de forma irregular, que podem atingir vários Km de extensão. Quando em maior profundidade sua cristalização é lenta, pois demora a resfriar, assim seus fraturamentos são muito mais espaçados, o que a torna uma rocha muito mais firme e bastante importante na engenharia. Bom lugar para instalação de pedreiras, para estancar fundações e para construção de túneis devido à boa estabilidade. No Brasil são frequentes os afloramentos de batólitos graníticos (Florianópolis).
- O dique de diabásio tende a formar uma crista por ser mais resistente ao intemperismo (bom p/ escavação de poço).
- Pedreira:ideal em batólitos, quando construída em um dique apresenta maior altura, e em sill tem uma frente maior.
Fraturamento durante o resfriamento do magma
Plutonismo Abissais 
- Quando uma cordilheira se forma ocorre a fusão do núcleo das placas tectônicas - A medida que cessa o movimento de deslocamento das placas passa a ocorrer um lento resfriamento, dando origem ao BATÓLITO (teto túneis, barragens, pedreiras).
Resfriamento Lento → Fraturamento espaçado → Geralmente de 1 a 3 m, podendo chegar a 15 m 
Plutonismo Hipoabissais 
- Ocorrência intermediária entre as rochas plutônicas abissais e as vulcânicas (ex. Diques e Sills) 
- Velocidade de resfriamento maior que as abissais e menor que as vulcânicas
Grupos de rochas ígneas
Mesma coluna = vem do mesmo magna
Superfície – próximo a superfície – profundidade
- Zona amigdaloide/vesicular: maior alterabilidade do derrame, não é adequada a produção de brita, material microfissurado, resfriamento rápido e contração intensa
- Zona vítrea: mal cristalizada, material argiloso, muito fraturada, rápido resfriamento.
- Zona Tabular: fraturamento horizontal, túnel (problema de queda de fragmentos)
- Zona Colunar: fraturamento vertical, menor alterabilidade do derrame, pedreira (alto grau de cristalização)
Perfil típico de um derrame basáltico
Fissuras de origem tectônica -> infiltra água -> geração de quênions
A cada derrame está associada uma descontinuidade com mergulho paralelo às camadas e que tiveram sérias implicações na estabilidade e projeto de escavação. Na Barragem de Itaipu as aberturas destas juntas variaram de 1 a 20 cm apresentando preenchimento com material argiloso e siltoso. 
 Quais as características da zona vesicular em um derrame de basalto?
- Zona amigdaloide/vesicular: maior alterabilidade do derrame, não é adequada a produção de brita, material microfissurado, resfriamento rápido e contração intensa
Características do fraturamento de resfriamento de batólitos
Ccristalização é lenta, pois demora a resfriar, assim seus fraturamentos são muito mais espaçados, o que a torna uma rocha muito mais firme e bastante importante na engenharia
Por que não há quartzo no basalto?
Basalto não possui quartzo, pois não tem sílica suficiente para ser cristalizada e completar a série.
Por que um túnel em um dique é menos estável que um túnel em um batólito?
Devido ao fraturamento na horizontal no dique. No batólito seus fraturamentos são muito mais espaçados, o que a torna uma rocha muito mais firme.
O que é placa tectônica e o que a compõe
Do que depende a viscosidade de um magma e como esses fatores estão relacionados
Depende da composição qmc, grau de cristalização, teor de voláteis dissolvidos e temperatura em que se encontra. + consistência, + sílica, + grau de cristalização, - voláteis, - temperatura. O SiO2 é responsável pela viscosidade do magma e pela sua acidez.
1. Juntas-Falhas (V ou F)
2. Relacionar tipo mineral não-silicático com exemplo
3. Isostasia (assinale a alternativa correspondente a isostasia)
4. Placas tectônicas (V ou F)
5. Crosta continental / oceânica
6. Ondas S e Ondas P (V ou F)
7. Características Granito (V ou F)
8. Características Basalto (V ou F)
9. Montmorinolita e Caulinita (relacionar caracterítsticas)
10. Características Zona Colunar (V ou F)
- Limites entre as placas, citar e descrever
- Limites divergentes – Marcado pela a dorsal meso-oceânica onde as placas tectônicas se afastam uma da outra. 
- Limites convergentes – As placas tectônicas colidem, com a mais densa mergulhando sob a outra, gerando uma zona de intenso magmatismo a partir de processos de fusão parcial da crosta que mergulhou. Nestes limites ocorrem fossas e províncias vulcânicas (ex.: placa do pacífico). 
- Limites conservativos – Placas tectônicas deslizam lateralmente uma em relação a outra, sem destruição ou geração de crosta (falhas transcorrente). Exemplos deste tipo é a falha de San Andréas na América do Norte. 
- O que é corrente de convecção e como se forma?
Corrente de convecção está relacionada com o fluxo térmico interno da terra. Um exemplo pode ser na dorsal-oceanica. O fluxo de calor emanado na dorsal provocaria a ascensão do material do manto que fica menos denso. Ao atingir a superfície se movimenta lateralmente e o fundo oceânico se afastaria da dorsal. O material que sai pela fenda existente na crista da dorsal forma a nova crosta oceânica.
- Qual a teoria de Alfred Wegener, se foi aceita na comunidade científica e por que não foi comprovada?
Teoria de que os continentes poderiam ter estado juntos e posteriormente teriam sido separados (Pangea). Comprovação das ideias. Não foi aceita por não explicar como e quais forças seriam capazes de mover os inúmeros blocos continentais.
- Segundo a isostasia, por que ainda temos cordilheiras acima do nível do mar?
Mesmo após ter sofrido intemperismo e erosão intensa no decorrer do tempo geológico, a crosta continental situa-se acima do nível do mar devido à isostasia, pois a medida que a erosão remove as camadas superficiais, ocorre lento soerguimento. Portanto, rochas originadas em profundidade maiores acabam atingindo níveis superficiais
- Citar e descrever dois minerais classificados quanto à origem e um exemplo
- Minerais magmáticos→ são aqueles que resultam da cristalização (resfriamento) do magma. Ex: quartzo, mica, feldspato.
- Minerais 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. Recristalizam-se no estado sólido. Ex: granada
- Diferenças e semelhanças entre os minerais silicatos
- Os silicatos estruturalmente apresentam o íon Si+4 situado entre quatro íons O-2 compondo um arranjo tetraédrico (SiO4)-4. Nos silicatos os tetraedros unem-se pelo vértice
- Cada grupo de uma forma diferente. Os nesossilicatos os tetraedros são independentes e unem-se por cátions de Fe, Mg e etc, nos inossolicatos os tetraedros ligam-se por um oxigênio comum, formando cadeias simples ou duplas,nos filossilicatos cada tetraedro é ligado a outros 3 por oxigênio em comum, os tectossilicatos unem-se tridimensionalmente, compartilhando todos os oxigênios dos vértices com tetraedros vizinhos
- Caulinita X montmorilonita
- Caulinita
- Formadas por unidades de silício e alumínio, que se unem alternadamente, conferindo-lhes uma estrutura rígida, sendo, portanto, uma argila que apresenta a relação Si/Al de 1:1
- Estáveis em presença de água
- Maior dimensão e menor expansão e plasticidade (consistência) 
- Montmorilonita
- Argila expansiva	 - Instável em presença de água 	- Elevada plasticidade
- Muito expansiva na presença de água
- 2:1
-Por que um dique diabásio num maciço de granito forma um vale?
Devido ao seu maior fraturamento (predominantemente horizontal) e constituição mineralógica.
- Semelhanças e diferenças das rochas do grupo do granito
Normalmente forma corpos homogêneos de rocha sendo freqüentemente cortado por diques e veios de microgranito e pegmatito. Ocorre com diversas cores, cinza claro a cinza escuro, amarelo, rosa ou vermelho. A maioria dos granitos possui textura equigranular, ou seja, apresenta grãos equidimensionais. A estrutura em geral é maciça, onde os constituintes em geral não apresentam orientação preferencial. A granulação pode variar de milimétrica a centimétrica. 
Diferem na profundidade que se encontram da crosta.
- Características da região colunar no derrame basáltico.
Fraturamento vertical, menor alterabilidade do derrame, pedreira (alto grau de cristalização)
- Como se forma a junta falha
São falhas horizontais de grande extensão, podendo ter preenchimento de até 20 cm, Podem ser de origem primária, quando há velocidades diferentes de fluxo da lava, originando descontinuidades horizontais, ou podem ser de origem secundária, onde após o surgimento das falhas de origem primária ocorrem deslocamentoshorizontais devido a tensões interplacas.