Aula 1 geologia e mecânica dos solos

Prévia do material em texto

Aula 1 – Geologia
Professora: Jéssica da Glória
ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS
		A porção externa e superficial da crosta terrestre é formada por vários tipos de corpos rochosos que constituem o manto rochoso. Estas rochas estão sujeitas a condições que alteram a sua forma física e sua composição química.
ROCHAS E MINERAIS
MINERAIS: são substâncias sólidas inorgânicas (o que exclui os materiais biogênicos), formadas por processos naturais (o que exclui as substâncias sintéticas) a partir de uma combinação de diferentes elementos químicos, em proporções fixas ou variáveis. 
Ex.: o gelo das geleiras (mineral) e o gelo das geladeiras (equivalente sintético).
Quartzo rosa
Feldspato
Micas
MINERAL OU MINÉRIO? 
Minério é um conceito econômico e se refere a minerais ou rochas que possam ser extraídos da natureza com lucro.
ROCHAS: É um corpo sólido natural, resultante de um processo geológico determinado, formado por agregados de um ou mais minerais, arranjados segundo as condições de temperatura e pressão existentes durante a sua formação. 
Serra da Rajada
Granito
Quartzo
Feldspato
Micas
Como foi que as rochas surgiram? 
*
As rochas surgiram logo após a formação da Terra, mais precisamente concomitante ao seu resfriamento. 
Conforme o processo responsável pela sua origem, as rochas podem ser divididas em três tipos: 
	Ígneas ou magmáticas;
	Metamórficas;
	Sedimentares.
Ígneas ou magmáticas
	Resultam do resfriamento e solidificação de material rochoso, parcial a totalmente fundido, denominado magma, gerado no interior da crosta terrestre. 
	Uma grande parte dessas rochas é bastante antiga e resistente.
As rochas sedimentares são resultantes da consolidação de sedimentos, ou seja, de partículas minerais provenientes da desagregação e transporte de rochas pré-existentes ou da precipitação química ou ainda da ação biogênica.
Rochas Sedimentares
Arenitos
Sedimentares
Formadas pelo intemperismo de rochas pré-existentes e através de ações erosivas fluviais, marinhas, glaciais, eólicas e antrópicas. 
Elas fornecem informações sobre a compreensão da origem e da evolução da vida. 
A importância econômica das rochas sedimentares está principalmente em suas reservas de petróleo, gás natural e carvão mineral. 
	As rochas metamórficas são derivadas de outras rochas pré-existentes que no decorrer dos processos geológicos sofreram mudanças mineralógicas, químicas e estruturais, no estado sólido, em resposta às alterações das condições físicas (temperatura e pressão) e químicas, impostas em profundidades abaixo das zonas superficiais de alteração e cimentação.
	 As alterações provocam instabilidade dos minerais que se transformam e se rearranjam.
Rochas Metamórficas
Metamórficas
São aquelas que sofreram metamorfismo na composição mineral das rochas, causado pela elevação da temperatura e pelo aumento da pressão. 
Pão de Açúcar/RJ: formado por um bloco de rocha gnaisses
Exemplo de metamorfismo: 
Granito
Calcário
Arenito
Gnaisses
Mármore
Quartzito
 ELEMENTOS DE GEOLOGIA E MECÂNICA DOS SOLOS ROCHAS METAMÓRFICAS
		Metamorfismos são alterações ou metamorfoses no estado sólido da composição mineralógica, textura e/ou estrutura das rochas pré-existentes (sedimentares, ígneas ou metamórficas anteriores), devido à ação de agentes energéticos (altas temperaturas, pressões e/ou soluções químicas, ditos “agentes do metamorfismo”), sem no entanto sofrerem fusão.
META = MUDANÇA MORPHO = FORMA
TIPOS DE ROCHAS METAMÓRFICAS
Por que as rochas não são estáticas? 
Por que, embora as primeiras rochas tenham surgido logo após a formação da Terra, o seu processo de formação é contínuo e se estende até os dias atuais? 
Magma
Rochas 
Magmáticas
Sedimentos
Rochas 
Sedimentares
Rochas 
Metamórficas
Cimentação (agregação de partículas) e 
compactação das rochas
Intemperismo (transporte e sedimentação)
Erosão;
Transporte;
Sedimentação.
Temperatura e pressão
Arrefecimento;
Solidificação;
Cristalização.
Temperatura; 
Pressão.
Meteorização; 
Erosão; 
Transporte;
Sedimentação.
Fusão
CICLO DAS ROCHAS
Representação do ciclo das rochas, ilustrando as diversas possibilidades de transformação de um tipo de rocha em outro. 
ROTEIRO PARA IDENTIFICAÇÃO DAS ROCHAS
1. Cor:deve ser referida, embora não seja muito importante.
2. Granulação: muito grossa, grossa, média, fina ou finíssima.
3. Dureza:sua avaliação é dada por: riscável pela unha, facilmente pelo
canivete e dificilmente pelo canivete.
4. Estrutura: resume-se em: maciça, orientada ou estratificada.
5. Minerais presentes: depende de um maior conhecimento do indivíduo.
6. Conclusão:verificar a qual dos grupos anteriores pertence.
Complementação:
7. Graus de alteração: inalterada ou sã, ligeiramente, medianamente ou bastante alterada.
8. Outras observações: eventual fratura, presença de vesículas, etc;
9. Tipo da rocha.
10. Nome da rocha.
Gnaisse
Migmatito
	Clivagem em ardósia em pedreira perto de Alta, Noruega. Ardósia é usada como pedra de dimensão para telhados e bilhar (pool) tabelas, entre muitas outras aplicações industriais e comerciais 
Clivagem em ardósia em pedreira perto de Alta, Noruega. 
	Esta amostra de xisto é composto por muscovita e biotita. Micáceo materiais apresentam baixa resistência ao cisalhamento entre as placas pequenas, muitas vezes, fomentando falhas ladeira enorme, como deslizamentos de terra 
	Deformadas e dobradas no afloramento de gnaisse. Gnaisse pode ser uma rocha muito resistente, com estrutura altamente ondulatória. 
	Slate (esquerda) e filito (à direita), que é mais ondulado e brilhante) 
	Garnetmica xisto é uma rocha metamórfica de alto grau em placas individuais de mica brilhantes são facilmente visíveis. Os cristais de granada escuro vermelho são chamados almandina. 
	O mármore é uma rocha cristalina formada pela metamorfose de calcário. 
	A palavra SOLO é originada do latim: solum que significa superfície do chão. 
	Os solos são formados pela decomposição das rochas e sua evolução depende do clima, da rocha de origem, do relevo, do tempo e até mesmo dos microorganismos.
	 Os processos de alteração podem atuar sucessivamente sobre um mesmo solo.
	Estes fatores que produzem essas alterações são chamados de agentes de intemperismo. Pode-se então conceituar o intemperismo como o conjunto de processos físicos e químicos que modificam as rochas quando expostas ao tempo.
	O processo do intemperismo se dá em duas fases:
	- intemperismo físico – que é a desintegração da rocha;
	- intemperismo químico – que é a decomposição da rocha.
	A desintegração (intemperismo físico) é a ruptura das rochas inicialmente em fendas, progredindo para partículas de tamanhos menores, sem, no entanto, haver mudança na sua composição. 
	Nesta desintegração, através de agentes como água, temperatura, pressão, vegetação e vento, formam-se os pedregulhos e as areias (solos de partículas grossas) e até mesmo os siltes (partícula intermediária entre areia e argila). Somente em condições especiais são formadas as argilas (partículas finas), resultantes da decomposição do feldspato das rochas ígneas.
	A decomposição (intemperismo químico) é o processo onde há modificação mineralógica das rochas de origem. O principal agente é a água, e os mais importantes mecanismos modificadores são a oxidação, hidratação, carbonatação e os efeitos químicos resultantes do apodrecimento de vegetais e animais.
	Normalmente a desintegração e a decomposição atuam juntas, uma vez que a ruptura física da rocha permite a circulação da água e de agentes químicos. Os organismos vivos concorrem também na desagregação puramente física e na decomposição química das rochas.
	Para o homem em geral, a formação do solo é um dos mais importantes produtos do intemperismo.
	O intemperismo físico e químico é o principal responsável pela decomposição da rocha. 
	As rochas que se dispõem em camadas, respondem ao intemperismo deforma diferente para cada camada, resultando numa alteração diferencial.
	Os solos são misturas complexas de materiais inorgânicos e resíduos orgânicos parcialmente decompostos. Os solos diferem grandemente de área para área, não só em quantidade (espessura de camada), mais também qualitativamente.
	Assim como as partículas diminuem de tamanho conforme se aproximam da superfície.
1.2 Formação dos solos
	Os fatores mais importantes na formação do solo são:
	- ação de organismos vivos;
	- rocha de origem;
	- tempo (estágio de desintegração/decomposição);
	- clima adequado;
	- inclinação do terreno ou condições topográficas.
1.3 Classificação dos solos quanto à sua origem
	Quanto à sua formação, podemos classificar os solos em três grupos principais: solos residuais, solos sedimentares e solos orgânicos.
	Solos residuais – são os que permanecem no local da rocha de origem (rocha mãe), 
	observando-se uma gradual transição da superfície até a rocha. 
	Para que ocorram os solos residuais, é necessário que a velocidade de decomposição de rocha seja maior que a velocidade de remoção pelos agentes externos.
	Estando os solos residuais apresentados em horizontes (camadas) com graus de intemperismos decrescentes, podem-se identificar as seguintes camadas: solo residual maduro, saprolito e a rocha alterada.
Um perfil típico de solo residual:
Fig. 1.1. Perfil geotécnico típico de solo residual de gneiss do Rio de Janeiro
	Solos sedimentares ou transportados– são os que sofrem a ação de agentes transportadores, podendo ser:
- coluvionares – transportado pela ação da gravidade 
- aluvionares – transportados pelas águas correntes; 
- glaciais - transportados pelas geleiras; 
- eólicos - transportados pelo vento. 
Perfil típico de solo sedimentar, muito comum no litoral brasileiro devido à
sedimentação do transporte fluvial no ambiente marinho das baías e restingas, como é o caso, por exemplo, da argila do Rio de Janeiro, depositada em toda a periferia da baía de Guanabara, e das argilas de Santos, de Florianópolis e de São Luís.
 
A camada superficial de argila mole é muito fraca e a construção sobre este tipo de terreno é sempre problemática, requerendo a realização de estudos especiais por engenheiro geotécnico experiente.
Fig. 1.3. Perfil geotécnico tipico de argila mole
Muitas vezes, a presença de talus pode ser identificada pelo tipo de vegetação. As bananeiras têm uma predileção especial por esses terrenos, devido à baixa compacidade (muito fofos) e à elevada umidade.
Fig. 1.5. Solo coluvial ou talus
Tipo de solo denominado coluvial ou talus, muito comum ao pé de encostas naturais de granito e gnaisse, caso típico dos morros do Rio de Janeiro e de toda a serra do Mar. Devido ao deslizamento e ao transporte pela água de massas de solo, um material muito fofo e em geral contendo muitos blocos soltos é depositado próximo ao pé das encostas. Este depósito é sempre a grande causa de acidentes durante chuvas intensas, que o saturam e elevam o nível d’água do terreno, levando-o ao deslizamento. 
	Solos orgânicos 
	Formados em áreas de topografia bem caracterizada (bacias e depressões continentais, nas baixadas marginais dos rios e baixadas litorâneas);
	originados da decomposição e posterior apodrecimento de matérias orgânicas, sejam estas de natureza vegetal (plantas, raízes) ou animal.
	Mistura do material transportado com quantidades variáveis de matéria orgânica decomposta;
	Normalmente são identificados pela cor escura, cheiro forte e granulometria fina;
	
	Provavelmente este é pior tipo de solo para os propósitos do engenheiro geotécnico.
	 Os solos orgânicos são problemáticos para construção por serem muito compressíveis.
Quando a matéria orgânica provém de decomposição sobre o solo de grande quantidade de folhas, caules e troncos de plantas forma-se um solo fibroso, essencialmente de carbono, de alta compressibilidade e baixíssima resistência, formando solos orgânicos que ocorre uma importante concentração de folhas e caules em processo de decomposição, a quantidade de matéria orgânica é muito grande, que foram depositados por grandes volumes de água formando as turfas (matéria orgânica combustível).
	Próxima aula...
 Física do solo !!!!