Origem e Formação de Solos

Prévia do material em texto

Disciplina: Mecânica dos Solos I
Professora: Júlia Righi
Curso: Engenharia Civil
5º período
AULA 2 
Conceito de solos
Origem e processos de formação de 
solos.
Notas de aula: Professor Márcio Marangon - UFJF
SOLOS
SOLOS
Vista aérea (1994) de uma “obra de terra” - Construção de um grande aterro nas
proximidades de uma cabeçeira do Aeroporto (J. Fora), que utilizou apenas solo como
material de construção. Observe a coloração diferenciada do solo cortado, mostrando o
contorno da antiga rocha ali existente, que se intemperizou, transformando-se.
Origem e constituição
No caso da rocha de origem ser por exemplo um BASALTO em clima tropical de
invernos secos e verões úmidos, a decomposição se dá, principalmente pelo
ataque químico das águas acidiculadas, dando como resultado
predominantemente ARGILAS. Não apareceria neste solo a fração AREIA pois o
BASALTO não contém QUARTZO, mas aparece grãos de ÓXIDO DE FERRO,
como o caso da terra roxa.
Impermeabilização em aterros sanitários
O nome terra roxa é um equívoco. Os imigrantes italianos que
trabalhavam nas fazendas de café referiam-se ao solo pelo
nome terra rossa, já que rosso em italiano significa vermelho. Os
brasileiros aportuguesaram o termo italiano, então, para terra
roxa.
Os ARENITOS, das formações sedimentares brasileiras do paleozóico
dão origem a um solo essencialmente ARENOSO, pois não existem
feldspatos ou micas em sua composição.
a) Coleta em uma jazida a ser ensaiada
para ser utilizada como material de
construção.
b) Coleta em um leito de futura Avenida
em São Pedro, próximo a UFJF.
c) Coleta de amostra em uma das
camadas de um pavimento em
construção.
Classificação dos solos – quanto a granulometria
Registros Fotográficos de serviços de laboratório: Ensaios para determinação das
características e propriedades de amostras de solo.
Diversas 
amostras 
em pátio 
(UFJF) de 
secagem ao 
ar, a serem 
ensaiadas.
Tigelas esmaltadas com solo lavado, submetido 
ao ensaio de granulometria.
Laboratoristas operando diversos
equipamentos, realizando anotações e cálculos.
INTEMPERISMO
 Os materiais que encontramos na superfície da Terra são, em sua maior
parte, produto das transformações que a litosfera sofre na sua
interação com a atmosfera, ou seja são produtos do intemperismo.
Tipos e processos do INTEMPERISMO
 O intemperismo consiste da transformação das rochas em materiais mais
estáveis em condições físico-químicas diferentes daquelas em que elas se
originaram.
 Conjunto de processos que ocasionam a desintegração ou desgaste (ação
física) e a decomposição (ação química) das rochas e dos minerais, por
ação de agentes atmosféricos e biológicos.
 Os processos intempéricos são então classificados em intemperismo físico
e intemperismo químico. Quando a ação de organismos vivos ou da
matéria orgânica proveniente da sua decomposição participa do processo, o
intemperismo é chamado de físico-biológico ou químico-biológico.
INTEMPERISMO
 Fenômeno também conhecido como “Meteorização”.
 “Não existe rocha alguma que possa escapar à sua ação. Até mesmo
uma rocha tão resistente como o granito, quando sujeita por muito
tempo à ação intensa do intemperismo, chega a desfazer-se entre os
dedos”.
FATORES QUE INFLUENCIAM NO INTEMPERISMO
 Clima:
 Regiões áridas ou geladas - ação mais intensa dos agentes físicos;
 Regiões úmidas e quentes - ação mais intensa dos agentes químicos;
 Topografia: Regiões de aclive (elevada) - A ação da gravidade favorece a
remoção da camada de solo que protege a rocha da ação das intempéries;
 Tipo de Rocha: Diferentes são as resistências oferecidas ao ataque físico e
químico;
 Vegetação: A fixação do solo, com suas raízes, contribui para que esta
camada superficial não seja removida protegendo a rocha da ação de
intempéries.
INTEMPERISMO FÍSICO
 Constitui o conjunto de processos que resultam na desagregação física
das rochas. Nesses caso altera-se apenas a unidade física da rocha e
não a sua composição química. De acordo com os fatores atuantes, o
intemperismo físico pode ser subdividido em termal e mecânico.
INTEMPERISMO TERMAL:
 É o mais comum dos processos intempéricos de natureza física. São
processos de desagregação mecânica devidos à variação de temperatura
nos corpos rochosos;
INTEMPERISMO TERMAL
Ação da variação de temperatura:
 As variações de temperatura repentinas (durante o dia a
temperatura nas rochas chegando a 60 a 70oC e a noite
podendo cair próximo a 0oC) fazem com que os
minerais das rochas estejam ora em estado de
expansão, ora em contração.
 Como os coeficientes de dilatação térmica são
diferentes, causam nas rochas pequenas trincas que
vão se alongando com o tempo, fraturando todo o
maciço o que contribui para a sua desintegração em
blocos.
INTEMPERISMO TERMAL
 A cor e a granulometria da rocha também têm influência no intemperismo
físico termal;
 Assim, rochas mais escuras se aquecem mais, e desagregam mais
facilmente. Do mesmo modo rochas de cor uniforme são menos
susceptíveis de se fragmentarem do que rochas de coloração variada;
 Rochas grosseiras se desintegram mais facilmente do que rochas de grãos
pequenos;
 O intemperismo físico é observado em quaisquer ambientes, embora seja
favorecido em ambientes onde ocorrem fortes variações de
temperatura.
INTEMPERISMO MECÂNICO
 Neste tipo de intemperismo, os fatores imprimem esforços mecânicos às
rochas levando a sua fragmentação. O processo consiste na presença de
um agente qualquer em fendas das rochas, o qual se expande e contrai,
pressionando a rocha até a sua ruptura. De acordo com o agente, temos os
seguintes processos:
 Congelamento de água: consiste no congelamento da água inclusa em
fraturas nas rochas. Ao se congelar a água aumenta seu volume
exercendo altas pressões sobre as paredes envolventes, podendo
fragmentá-las. Para que este processo ocorra, devem ser satisfeitas
condições como a presença de poros e fendas na rocha, presença de
água e temperaturas características de climas frios.
INTEMPERISMO MECÂNICO
 Cristalização de sais: Certas águas que circulam no interior de fendas
existentes contendo soluções com sais dissolvidos se infiltram nas rochas e
com sua posterior evaporação precipitam (sais), cristalizando-se e
exercendo uma certa pressão, que contribui para a desintegração das
rochas (comum em regiões costeiras - água do mar rica em sais).
INTEMPERISMO QUÍMICO
 O principal agente de intemperismo químico é a água, que infiltra e percola
as rochas, sendo o seu efeito mais intenso na medida em que ela se
acidifica devido à dissolução de CO2 da atmosfera e à presença de
ácidos orgânicos.
 A água da chuva dissolve o CO2 da atmosfera, onde uma parte desse CO2
se combina com a água formando ácido carbônico, que é fácilmente
dissociado.
Água Pura ⇒ é relativamente inerte, não reagindo, com os minerais;
Água + substâncias dissolvidas - ácidos, sais, nitratos, óxidos, produtos
orgânicos ⇒ ataque aos minerais
INTEMPERISMO QUÍMICO
 O intemperismo químico compreende a decomposição química dos
minerais primários das rochas, e a síntese de minerais secundários. A
decomposição dos minerais primários das rochas resulta de várias reações
químicas, onde as principais são: oxidação, hidratação, dissolução e
hidrólise.
INTEMPERISMO BIOLÓGICO
 Processos de intemperismo de rochas causados por fatores biológicos.
 O papel dos organismos é determinado pela sua capacidade de assimilar
vários elementos da rocha em processo de alteração.
 Destaca-se os processos no quais os vegetais promovem a dissolução
química das rochas através de substânciasácidas produzidas pelas suas
raízes, e assimilam elementos tais como K, Na, Ca, Al, Fe, etc, existentes
nos minerais das rochas.
 Os primeiros estágios da decomposição biológica de rochas são associados
com microrganismos (fungos e bactérias) que "preparam" a rocha para o
ataque químico seguinte promovido por líquens, algas e musgos.
INTEMPERISMO
 As características das rochas que influenciam a sua alteração devem
ser avaliadas quanto à sua importância relativa no intemperismo.
Desse modo, ao se avaliar a resistência de uma rocha ao intemperismo
devem ser consideradas as seguintes características:
 Composição mineralógica;
 Textura;
 Estrutura.
INTEMPERISMO
 O tamanho dos minerais na rocha também influencia a sua resistência
ao intemperismo, uma vez que quanto mais grosseira a
granulometria da rocha, mais facilmente ela se intemperizará.
 A presença de estruturas tais como, xistosidade, foliação gnáissica,
estratificação, vesículas, etc, tende a facilitar o intemperismo de uma
rocha em relação àquelas que tenham estrutura homogênea.
INTEMPERISMO
 As rochas constituem o material de origem e que formam o solo.
 A influência do material de origem nos solos é muito importante. Solos
jovens mostram minerais primários provenientes da rocha de origem,
guardando suas características.
 Mesmo em solos muito intemperizados ("velhos"), persistem heranças da
rocha de origem.
FORMAÇÃO DO SOLO
Fatores de Formação do Solo
 Em 1898, Dokuchaev consolidou a concepção de que as propriedades do
solo são resultado dos fatores de formação do solo que nele atuaram e
ainda atuam, a saber: material de origem, clima, organismos,
topografia(relevo) e tempo.
 Assim, temos que clima e organismos, controlados pelo relevo, atuando
sobre um material de origem, ao longo do tempo, geram uma situação de
desequilíbrio que resulta em intemperismo e formação de solos
(pedogênese).
 Dentre os fatores de formação do solo:
material de origem e o tempo : fatores passivos
clima e organismos: fatores ativos
relevo :controlador.
 Fator passivo é aquele que não adiciona e não exporta material, nem gera
energia que possa acelerar os processos de intemperismo.
 Fator ativo: se atribui o provimento de energia e compostos químicos que
promovem os processos de formação do solo.
Material de Origem
 O material de origem de um solo pode ser uma rocha ou um sedimento
inconsolidado, aluvial (depósito de rio), ou coluvial (depósito de material no
sopé das elevações).
Tempo
 O início da formação de um solo ocorre quando uma rocha sã começa a ser
alterada, e a partir daí começam a ocorrer os processos de formação do solo.
Mas como existe a erosão atuando em sentido contrário à pedogênese, é difícil
precisar o início exato da formação do solo.
 O uso do termo tempo/idade em pedologia normalmente está relacionado à
maturidade, ao grau de desenvolvimento de um solo, e não ao tempo
cronológico.
 Assim, quando se diz que um solo é jovem, isto significa que a pedogênese foi
pouco intensa, formando um solo pouco espesso, podendo apresentar
minerais ainda passíveis de intemperização. Ao contrário, um solo velho é
um solo espesso, quimicamente pobre, com minerais profundamente
intemperizados e acúmulo de óxidos.
Clima (precipitação e temperatura)
 O clima é o fator que, isoladamente, mais contribui para o intemperismo. Mais do
que qualquer outro fator, determina o tipo e a velocidade do intemperismo em
uma dada região. Os dois parâmetros climáticos mais importantes são a
precipitação e a temperatura, regulando a natureza e a velocidade das reações
químicas.
 Para que as reações químicas de intemperismo ocorram, é necessário que exista
água no sistema. Dessa forma, a água está envolvida diretamente no processo,
seja como solvente, seja indiretamente, favorecendo a instalação de seres vivos
que irão acelerar o intemperismo.
 A temperatura acelera as reações químicas. A elevação da temperatura em 10°C,
aumenta de duas a três vezes a velocidade das reações químicas.
.
Organismos
 Compreende os vegetais, animais, bactérias, fungos, liquens, os quais têm
influencias dinâmicas nos processos de formação do solo.
 Estes organismos exercem ações físicas e químicas sobre o material de origem e
continuam a atuar no perfil do solo.
Tipologia (relevo)
 A topografia regula a velocidade do escoamento superficial das águas pluviais 
(o que também depende da cobertura vegetal) e, portanto, controla a quantidade de 
água que se infiltra nos perfis.
 O intemperismo se acentua quanto mais a água se infiltrar pelo perfil do solo,
levando os produtos mais solúveis do intemperismo.
Processos Gerais de Formação do Solo
São processos que produzem as modificações que ocorrem no solo devido à
atuação dos fatores de formação do solo
 ADIÇÃO - Compreende qualquer contribuição externa ao perfil do solo.
Entre estas, consideram-se a adição de matéria orgânica (restos orgânicos de
animais e vegetais), poeiras e cinzas trazidas pelo vento, materiais depositados
tanto por enchentes como por movimentos de massa nas encostas, gases que
entram por difusão nos poros do solo (CO2, O2, N2), adubos, corretivos,
agrotóxicos, adição de solutos pela chuva, etc.
 REMOÇÃO OU PERDA - Compreende as perdas de gases, líquidos ou
sólidos sofridas por uma determinada porção de solo, podendo ser em
superfície ou em profundidade. As primeiras compreendem a exportação de
nutrientes pelas colheitas, perdas de compostos voláteis por queimadas,
perdas por erosão hídrica ou eólica, etc.
 TRANSLOCAÇÃO - É caracterizada pelo movimento de materiais de um ponto
para o outro dentro do perfil do solo. São processos de translocação, entre
outros, o movimento de argilas e/ou solutos de um horizonte para o outro no
perfil, o preenchimento de espaços deixados por raízes decompostas,
cupins, minhocas, formigas, etc.,
 TRANSFORMAÇÃO - São processos que consistem na transformação física,
química ou biológica dos constituintes do solo, envolvendo síntese e
decomposição. Transformações físicas incluem quebras de minerais e rochas,
umedecimento e secagem do solo com quebra de agregados, compressão
provocada pelo crescimento de raízes, etc. Transformações químicas consistem
dos processos de intemperismo químico já conhecidos, assim como a
neoformação de minerais da fração argila do solo.
FORMAÇÃO GEOLÓGICA DOS SOLOS
Tipos de solos segundo a origem dos seus constituintes:
 RESIDUAL
 TRANSPORTADO (ou sedimentar)
 ORGÂNICO
SOLOS RESIDUAIS
 São aqueles provenientes da decomposição e alteração das rochas “in situ”. Os
produtos de alteração permanecem ainda no local em que se deu a
transformação.
 Subdivididos, conforme a zona de intensidade de intemperismo, em horizontes
que, geralmente, se organizam da superfície para o mais profundo.
PERFIL DE INTEMPERISMO DE UM SOLO RESIDUAL
SOLOS RESIDUAIS
 O perfil do slide anterior (dados reais obtidos em uma boletim de sondagem)
evidencia a ocorrência de solo do tipo residual. Há ocorrência de grãos de
quartzo não “rolados” (angulosos - ausência de transporte de material na
formação desse tipo de solo), ocorrência de placas ocasionais de mica e após
10.00 m solo micáceo, rocha alterada, fraturada até sã.
SOLOS RESIDUAIS
Fenômeno de erosão
contribuindo para o
visualizar um horizonte
(mais superficial) de
solo residual maduro -
mais escuro e abaixo
de saprolito.
 Solo Residual maduro - É a situação em que o solo perdeu toda a estrutura
original da rocha-madre e tornou-se relativamente homogêneo.
 Solo Residual Jovem ou Saprolito - Situação em que o solo mantém a
estrutura original darocha-madre, inclusive veios intrusivos, fissuras, xistosidade
e camadas, mas perdeu totalmente sua consistência.
 Solo de alteração de rocha - é o horizonte em que a alteração progrediu ao
longo de fraturas ou zonas de menor resistência, deixando relativamente intactos
grandes blocos da rocha original envolvidos por solo de alteração de rocha.
SOLOS TRANSPORTADOS (ou sedimentares)
 Quando os produtos da alteração foram transportados por um agente
qualquer, para local diferente ao da transformação.
 Classificam-se segundo o agente de transporte:
SOLOS TRANSPORTADOS (ou sedimentares)
- Solos Coluviais: talus
 Transporte e sedimentação por um agente transportador : desde a simples
gravidade, que faz cair as massas de solo e rocha ao longo dos taludes, até um
enxurrada, por exemplo, que carreia o material constituinte dos solos residuais.
 Os talus são formados por grãos de tamanho muito variável, inclusive blocos de
rocha (matacões). Em geral, os grãos de argila são levados pela enxurrada e
carreados pelas ribeiras que descem a serra.
SOLOS TRANSPORTADOS (ou sedimentares)
- Solos Aluviais:
 Quando o transporte é feito por grandes volumes de água, aparecem os solos
aluviais;
 A princípio as grandes torrentes carregam consigo todo o detrito das erosões,
mas logo depositam os grandes blocos e depois os pedregulhos. Ao perder
sua velocidade, e portanto sua capacidade de carrear os sedimentos, os grandes
rios passam a depositar as camadas de areia e, em seguida, os grãos de
menor diâmetro, formando os leitos de areia fina e silte.
SOLOS TRANSPORTADOS (ou sedimentares)
- Solos Aluviais:
Embora os aluviões sejam, via de regra, fonte
de materiais de construções, são, por outro
lado, péssimos materiais de fundações.
Ocorrência de
aluvião no traçado do
“Acesso Norte” em
Juiz de Fora, Observa-
se o fato de estar
próximo do rio
Paraibuna.
-Solos Aluviais:
SOLOS EÓLICOS
 Dépositos de material granular, proveniente do transporte, pelo vento, das
areias das praias ou desertos. Apresenta uma grande uniformidade dos grãos
(seleção dos ventos).
 Ex: dunas
SOLOS ORGÂNICOS
 Dá-se pela impregnação da matéria orgânica em sedimentos pré-existentes ou
pela transformação carbonífera de materiais, geralmente de origem vegetal,
contidos no material sedimentar.
 São os solos de cor escura encontrados nas baixadas litorâneas ou nas várzeas
dos rios interioranos.
Decomposição da matéria orgância:
 Produto escuro: húmus
 Facilmente carregado pela água
 O húmus impregna permanentemente as argilas e siltes, que são solos finos, e
em menor extensão as areias e os pedregulhos (solos permeáveis).
SOLOS ORGÂNICOS
 Quando a matéria orgânica provém da decomposição sobre o solo de grande
quantidade de folhas, caules e troncos de árvores há um processo incipiente
de carbonificação, então forma-se um solo fibroso, essencialmente de carbono,
que se chama turfa.