Aulas GEOLOGIA Prof Bernardo UNID 1 2 3 E PARTE 4

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Geologia para Engenharia Civil
Professor Bernardo Caetano Chaves
MATERIAL DE APOIO E BIBLIOGRAFIA
• Livro:
• Material Professor Renê Macêdo (UFPe)
Geologia na engenharia
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Geologia
Definida como o estudo da terra. É dividida em duas grandes áreas: geologia 
física e geologia histórica. A primeira, estuda os materiais da Terra, como os 
minerais as rochas bem como os processos internos e da superfície da Terra. 
A outra, abrange a origem e a evolução da Terra, seus continentes, oceanos, 
atmosfera e vida.
CONCEITO E SUA IMPORTÂNCIA
CONCEITO E SUA IMPORTÂNCIA
Contextualização
O conhecimento de elementos geológicos é fundamental para:
 Análise de problemas de Engenharia.
 Correta utilização dos recursos minerais.
 Aplicação dos conhecimentos geológicos em projetos e obras de 
Engenharia.
 Estudos de Solos com base no tipo e Composição dos mesmos;
 Dimensionamento de capacidade de carga dos solos;
 Capacidade drenante dos solos;
 Uso de recursos minerais.
GEOLOGIA E SUA APLICAÇÃO NA ENGENHARIA
Ex: para Agricultura: capacidade de cultivo e produção de alimentos 
(plantações).
Onde e porque é importante o estudo da Geologia na Engenharia Civil?
GEOLOGIA E SUA APLICAÇÃO NA ENGENHARIA
Dentro da área de Engenharia, a Geologia voltada para o conhecimento 
dos setores de construção principalmente, visa corrigir problemas que 
podem ocorrer durante o processo de implantação de uma obra, seja na 
construção de uma rodovia, fundações de obras, túneis, barragens.
Para a conclusão de um empreendimento, na engenharia, engenheiros e 
geólogos, trabalham em conjunto, no intuito de conhecer a região onde 
vai ser construída a obra, na investigação sobre como é o solo e o subsolo 
do local, pois são medidas que visam a segurança da execução da obra 
quando do uso futuro da mesma.
GEOLOGIA E SUA APLICAÇÃO NA ENGENHARIA
Acidente Metrô SP 
GEOLOGIA E SUA APLICAÇÃO NA ENGENHARIA
AgriculturaPetróleo
MineraçãoEstradas
GEOLOGIA E SUA APLICAÇÃO NA ENGENHARIA
Perícia
Deslizamento
Deslizamento
GEOLOGIA E SUA APLICAÇÃO NA ENGENHARIA
A responsabilidade do profissional da área de engenharia geológica é 
verificar as características do local, o tipo de solo, implantar métodos de 
pesquisa para verificação de agua no subsolo, lençóis freáticos, fissuras no 
terreno, se a drenagem da área é eficaz. 
No geral cuida da parte geotécnica do empreendimento.
Composição e Estrutura Interna 
da Terra
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ESTRUTUTA INTERNA DA TERRA
O interior da Terra divide-se em três partes quimicamente diferentes: 
CROSTA, MANTO e NÚCLEO, de maneira semelhante à composição de um ovo.
ESTRUTUTA INTERNA DA TERRA - CROSTA TERRESTRE - MANTO - LITOSFERA
A crosta é a camada mais exterior da Terra, consiste em dois tipos. A crosta continental
é espessa (20-90 km) possui densidade média de 2,7 g/cm³ e contém um considerável 
quantidade de silício e Alumínio (“SiAl”). A composição média de suas rochas é similar 
a do granito. A crosta oceânica é fina (5-10 Km), mais densa que a outra (3,0g/cm³) e é 
constituída, essencialmente, por uma rocha escura ígnea chamada basalto.
A porção sólida do manto superior e a crosta constituem a litosfera.
ESTRUTUTA INTERNA DA TERRA - MANTO
O manto circunda o núcleo e forma cerca de 83% do volume da Terra. É menos
denso que o núcleo (3,3 – 5,7g/cm³ ) e acredita-se que seja composto
principalmente de peridotito, uma rocha ígnea escura e densa contendo
bastante ferro e magnésio. Levando – se em consideração suas características
físicas, o manto pode ser dividido em três zonas distintas. A zona inferior
(manto inferior) é sólida e abrange a maior parte do volume do interior da Terra.
Circundando este, vem a astenosfera, que tem a mesma composição do inferior,
mas se comporta plasticamente e pode fluir lentamente. Uma fusão parcial
dentro da astenosfera gera o magma (material derretido) e parte dele pode
subir para a superfície porque é menos denso que a rocha da qual ele derivou. O
manto superior envolve parte da astenosfera e rocha mantélica consolidada até
a base da crosta.
ESTRUTUTA INTERNA DA TERRA - NÚCLEO / MODELO DE ESTRUTURAÇÃO
O núcleo possui uma densidade calculada de 10 – 13 gramas por centímetro 
cúbico (g/cm³) e ocupa cerca de 16% do volume da Terra. 
Acredita-se que o núcleo terrestre seja 
formado de duas porções, uma externa, de 
consistência líquida, e outra interna, sólida 
e muito densa. Ambas são constituídas, 
principalmente, de ferro e uma pequena 
quantidade de níquel.
COMPOSIÇÃO DA TERRA
Tomada por inteiro, a Terra possui aproximadamente a seguinte composição 
em massa:
Geologia e Tempo Geológico
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CRONOLOGIA DA TERRA – ERA ARQUEOZÓICA
 No começo desta era, o planeta Terra era até 3 X mais quente do que hoje.
 Começam a aparecer as primeiras células (organismos unicelulares).
 A Terra é constantemente atingida por meteoros.
 Milhares de vulcões estavam em atividade
Era Arqueozóica
Período: 3,8 bilhões a 2,5 bilhões de anos atrás
CRONOLOGIA DA TERRA – ERA PROTEROZÓICA
 Por volta de 2 bilhões de anos atrás começa a se formar a camada de 
ozônio, gerando uma camada protetora contra os raios solares. Este fato 
favoreceu o surgimento de formas de vida mais complexas (organismos 
multicelulares).
 Formação dos continentes.
 Ocorre o acúmulo de oxigênio na litosfera.
Era Proterozóica
Período: de 2,5 bilhões a 540 milhões de anos 
CRONOLOGIA DA TERRA – ERA PALEOZÓICA
Era Paleozóica
Período: de 540 milhões de anos a 250 milhões de anos atrás.
 Começam a surgir nos mares os primeiros animais 
vertebrados, são peixes bem primitivos.
 Por volta de 350 milhões de anos atrás, os peixes começam, 
durante um longo processo, a sair da água. Começou, desta 
forma, surgirem os primeiros animais anfíbios.
 Os trilobitas foram os animais típicos desta era.
 Nesta era os continentes estavam juntos, formando a Pangéia.
 O planeta começa a ser tomado por muitas espécies 
de plantas primitivas.
 No final desta fase começam a surgir diversas 
espécies de répteis que deram origem aos 
dinossauros.
 Milhares de espécies de insetos surgem nesta era.
CRONOLOGIA DA TERRA – ERA MESOZÓICA
Era Mesozóica
Período: 250 milhões de anos a 65,5 milhões de anos atrás
 Nesta era as plantas começam a 
desenvolver flores.
 Os dinossauros dominam o planeta
 Por volta de 200 milhões de anos 
atrás surgem os animais mamíferos.
CRONOLOGIA DA TERRA – ERA CENOZÓICA
Era Cenozóica
Período: 65,5 milhões de anos atrás até o presente.
 Formação de cadeias montanhosas.
 No começo desta era, há 65 milhões de anos, 
ocorre a extinção dos dinossauros.
 Grande desenvolvimento das espécies de 
animais mamíferos, que se tornam maiores, 
mais complexos e diversificados.
 Após o término da deriva continental (migração 
dos continentes), o planeta assume o formato 
atual.
 Por volta de 3,9 milhões de anos atrás surge, no continente africano, o 
Australopithecus (espécie de hominídeo já extinta).
 Surgimento do homo sapiens por volta de 130 mil a 200 mil anos atrás.
TABELA DE TEMPO GEOLÓGICO
DATAÇÃO
É um dos grandes desafios dos geólogos e paleontólogos, foi encontrar métodos de 
determinar a idade de uma rocha ou de um fóssil, isto é, saber há quanto tempo 
eles se formaram. Igualmente é um método de datação para os arqueólogos.
Datação relativa é comparar a rocha que se analisa com outras fazendo um friso.
Datação absoluta é avaliar aproximadamente a idade da rocha.
DATAÇÃO
Trilobita: fóssil utilizado para datar 
rochas da Era Paleozóica (período em 
que o grupo esteve presente na 
Terra, antes de sua extinção)Amonite: fóssil que 
permite a datação de 
períodos específicos 
das eras Paleozóico e 
Mesozóico.
DATAÇÃO RELATIVA
Os princípios usados na datação (relativa) das rochas são:
O Princípio da Sobreposição
Numa sequência não deformada de rochas sedimentares, o estrato mais antigo é o 
que se situa mais inferiormente, sendo as camadas supradjacentes 
sucessivamente mais recentes.
O Princípio da Identidade Paleontológica
Estratos com o mesmo conteúdo fossilífero apresentam a mesma identidade e 
tiveram a sua origem em ambientes semelhantes.
DATAÇÃO RELATIVA
Os princípios usados na datação (relativa) das rochas são:
O Princípio da Intersecção ou corte
Estruturas geológicas (como intrusões ígneas ou falhas) que intersectam são mais 
recentes do que estas.
O Princípio da Inclusão
Um fragmento incorporado num outro é mais antigo do que este. Por exemplo: nas 
rochas magmáticas é comum encontrar fragmentos de outras rochas, 
nomeadamente xenólitos, que foram incorporados aquando da consolidação do 
magma que originou as rochas onde estão inseridos.
DATAÇÃO ABSOLUTA
Consiste na determinação da idade em milhões de anos (M.a.) ou noutra unidade 
temporal, tomando como referência o tempo presente. Este termo foi criado por 
oposição ao termo de datação relativa. 
As técnicas mais comuns de datação absoluta são a datação radiométrica, a datação 
por paleomagnetismo e a datação por termoluminescência. Baseia-se na 
desintegração radioativa de determinados elementos químicos instáveis.
DATAÇÃO ABSOLUTA
Os isótopos radioativos naturais correspondem a átomos instáveis (isótopos-pai), 
em que o núcleo se desintegra espontaneamente originando-se isótopos-filhos 
correspondendo a novos átomos mais estáveis e libertando-se radiação. Para este 
processo é usado o tempo de semivida, meia-vida ou semitransformação, que 
corresponde ao período de tempo necessário a que metade dos átomos de um 
dado elemento químico presente numa amostra decaiam radioativamente.
Datação absoluta é avaliar aproximadamente a idade da rocha.
Minerais e Rochas
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CONCEITO DOS MINERAIS
Minerais
São elementos ou compostas encontrados naturalmente na crosta terrestre. São 
inorgânicos em contraste com os químicos orgânicos (constituídos principalmente 
de carbono, hidrogênio e oxigênios típicos de matéria viva). 
‘Para os geólogos, mineral é um sólido cristalino inorgânico que ocorre na natureza.’
Muitos minerais têm composição química definida. Outros têm uma série de com-
postos onde um elemento metálico pode ser total ou parcialmente substituído por 
outro. Neste caso, temos dois minerais muito similares quimicamente e em muitas 
de suas propriedades físicas, mas geralmente muito diferentes na cor e em outras 
propriedades físicas. Raramente uma propriedade física ou química identifica um 
mineral, em geral são necessárias muitas características. 
Minerais
“Corpo inorgânico, sólido à temperatura ordinária, que constitui as rochas da 
estrutura terrestre. (Distinguem-se os minerais amorfos, nos quais as moléculas 
são dispostas sem ordem, como acontece com a opala; e os minerais cristalizados, 
nos quais as moléculas ou os átomos estão regularmente distribuídos, como no 
quartzo e na mica).”
CONCEITO DOS MINERAIS
“Substância homogênea, inorgânica, de 
ocorrência natural com propriedades químicas 
e físicas definidas em estado sólido”
Professor Renê Macêdo
Composição química bem definida e pode ser representado por uma fórmula 
química.
Dolomita: CaMg(Co3)2
CONCEITO DOS MINERAIS
Outros minerais podem apresentar uma série, onde um elemento pode ser total 
ou parcialmente substituído por outro.
Um exemplo seria os piroxênios que não apresentam composição química definida 
podendo variar com os elementos Mg e Fe se substituindo mutuamente em várias 
proporções na composição do mineral (solução sólida) - (Mg,Fe)SiO2. 
(Mg, Fe)SiO2
Enstatita (Piroxênio)
CONCEITO DOS MINERAIS
Os minerais podem ser constituídos por um único elemento químico, tais como o 
ouro nativo (Au), o antimônio (Sb) e o diamante (C).
Cristais de Antimônio Cristais de Diamante
CONCEITO DOS MINERAIS
Entretanto, devido à tendência natural que os elementos químicos mais 
abundantes no universo tem de se combinarem entre si, a maioria dos minerais 
são compostos formados por dois ou mais elementos.
Pirita – FeS2 
(Ferro e Enxofre)
Alguns possuem uma composição mais 
complexa: Pumpellyita –
(Fe2+)(Ca2(Fe2+Fe3+)(Al,Fe3+)2Si3(O,OH)14)
CONCEITO DOS MINERAIS
Isomorfismo 
Minerais com diferentes composições químicas que apresentam mesma 
estrutura cristalina. Exemplos:
Halita (NaCl) 
Silvita (KCl) 
(Potássio e Cloro)
CONCEITO DOS MINERAIS
Solução Sólida
propriedade comum em vários minerais e é controlada pelo intercâmbio de 
determinados elementos na estrutura cristalina; (íons com valência diferente, 
mas com raio iônico semelhante; também ocorre pelo controle da 
temperatura). 
Substâncias de composição intermediária, comum em olivinas: 
CONCEITO DOS MINERAIS
Forsterita (Mg2SiO4) Faialita (Fe2SiO4)
CONCEITO DOS MINERAIS
Diamante (C) Grafita (C)
Polimorfismo
Propriedade de uma substância química se cristalizar em diferentes tipos de arranjos 
atômicos, ou seja, minerais com mesma composição química mas com estrutura diferente. 
Pressão e temperatura são os principais fatores que possibilitam o polimorfismo. 
O diamante (+ denso) forma-se no manto a em condições de alta T e P, enquanto que 
a grafita (- densa) no interior da crosta;
PROPRIEDADES DOS MINERAIS
As propriedades físicas características dos minerais são determinadas pela
sua estrutura interna e composição química. Muitas propriedades físicas são
notavelmente constantes para uma dada espécie mineral, mas algumas,
especialmente a cor, podem variar. Embora os geólogos possam usar
sofisticadas técnicas no estudo e na identificação de minerais, as espécies
mais comuns podem ser identificadas considerando as propriedades físicas
que se seguem.
PROPRIEDADES DOS MINERAIS - Cor
Embora a cor de alguns minerais varie devido às minúsculas quantidades de 
impurezas, algumas generalizações podem ser feitas. Silicatos 
ferromagnesianos são normalmente pretos, marrons ou verdes –escuros, 
embora a olivina seja verde oliva. 
Cor
• Resulta da absorção seletiva de parte do espectro que 
compõe a luz. Existem alguns fatores que colaboram para 
absorção como: 
1) elementos de transição (Fe, Cu, Ni, Cr, V) na composição 
química do mineral
2) defeitos na estrutura atômica
3) pequenas inclusões de minerais
• Tipos: 
1)Idiocromáticos: Cor característica (enxofre)
2)Alocromáticos: Cor variada (turmalina, quartzo)
PROPRIEDADES DOS MINERAIS - Cor
Quartzo – Alocromático
Quartzo leitosoQuartzo enfumaçado Quartzo rosado
PROPRIEDADES DOS MINERAIS - Cor
PROPRIEDADES DOS MINERAIS - Brilho
Brilho 
• Quantidade de luz refletida pela superfície do mineral.
• Tipo: 
1. Metálico – reflete > 75% da luz incidente
2. Não-metálico – reflete < 75% e divide-se em: 
- Vítreo (brilho da fratura fresca do vidro)
- Gorduroso (brilho do azeite)
- Sedoso 
- Terroso 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS - Brilho
Brilho metálico da Hematita
Brilho gorduroso da Esfalerita
Brilho vítreo do Quartzo
Brilho terroso da Caulinita
PROPRIEDADES DOS MINERAIS - Dureza
Dureza
• Resistência que o mineral apresenta ao ser riscado.
• Depende do tipo de ligação química.
• A escala de dureza foi proposta pelo mineralogista australiano 
F. Mohs: Dureza de minerais comuns.
PROPRIEDADES DOS MINERAIS - Dureza
PROPRIEDADES DOS MINERAIS - Dureza
PROPRIEDADES DOS MINERAIS - Fratura
Fratura• Superfície irregular e curva, formada após a quebra do
mineral que é controlada pela estrutura atômica (maneira
como o mineral se quebra quando a clivagem é ausente).
• É a forma como o mineral quebra quando não são produzidas
pelos planos de clivagem.
• Geralmente, são os minerais que apresentam ligações
químicas fortes iguais em todas as direções.
• Tipo:
1.Irregular: superfícies rugosas e irregulares.
2.Conchoidal: superfícies lisas e curvas (forma de concha).
PROPRIEDADES DOS MINERAIS - Fratura
Fratura Conchoidal em quartzo
Fratura Conchoidal em vidro vulcânico
PROPRIEDADES DOS MINERAIS – Clivagem
Clivagem 
• Tendência do mineral se partir em planos regulares relacionados 
com a estrutura cristalina.
• Quando o mineral é submetido a esforços externos este pode 
romper-se em planos preferenciais.
• Na estrutura de muitos minerais, algumas ligações químicas são 
mais fracas que outras. É ao longo dessas ligações fracas que os 
minerais tendem a quebrar.
• Todo plano de clivagem é paralelo a uma face cristalina; 
• Um mesmo mineral pode apresentar mais de um plano de 
clivagem.
• Nem todos os minerais apresentam clivagem, neste caso, diz-se 
clivagem ausente ou não observável.
PROPRIEDADES DOS MINERAIS – Clivagem
Faca -> <- Ligações 
Fracas
Ligações Fortes 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS – Clivagem
• Tipos de clivagem:
- Perfeita, boa ou imperfeita.
Podem variar em até 3 direções.
- A clivagem geralmente atua nos
planos de fraqueza da estrutura
Cristalina.
Calcita – perfeita em 3 direções
PROPRIEDADES DOS MINERAIS – Clivagem
• Direção dos planos de clivagens
Perfeita em 1 direção
Perfeita em 2 direções
Perfeita em 3 direções
PROPRIEDADES DOS MINERAIS – Clivagem
Muscovita – clivagem perfeita em uma direção
PROPRIEDADES DOS MINERAIS – Clivagem
Feldspato – clivagem boa e imperfeita (2 direções) 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS – Clivagem
Halita – clivagem perfeita em 3 direções; 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS – Clivagem
Clivagem ausente em quartzo
PROPRIEDADES DOS MINERAIS – Formas do Cristal
Formas do Cristal 
• É a forma geométrica habitual externa do mineral que reflete 
o arranjo atômico interno (estrutura cristalina).
• Tipos: 
1.Prismático (colunar)
2.Fibroso
3.Acicular (agulhas)
4.Tabular (maciço) 
5.Lamelar (lâminas)
6.Equidimensional
7.Botroidal (glóbulos em grupo)
8.Esferoidal
9.Pulverulento
10.Dendrítico (arborescente)
PROPRIEDADES DOS MINERAIS – Formas do Cristal
• Alguns minerais tem hábitos cristalinos tão distintos que os 
tornam facilmente reconhecíveis
Micas – Lamelar Galena (FeS2) - Cúbico
PROPRIEDADES DOS MINERAIS – Formas do Cristal
PROPRIEDADES DOS MINERAIS – Densidade Relativa ou Peso Específico
Densidade Relativa 
• Define-se através da razão entre quantas vezes o volume do
mineral é mais pesado que o volume da água (H2O) expressa
em g/cm³;
• Maioria dos minerais formadores de rocha: 
2.5 < d < 3.3 g/cm³ 
• Alguns minerais com elementos de maior peso atômico (Ba, 
Pb, Sr): 
d > 4 g/cm³