Notas de aula

Prof. Vânia Lúcia de Oliveira Portes

Agosto/2004

Apresentação Tradicionalmente a disciplina Elementos de Geologia transmite uma grande carga de conhecimentos que dará subsídios ao aluno para as disciplinas de Mecânica dos Solos I e II do curso de Engenharia Civil. Como forma de contribuir para uma simplificação dos assuntos abordados, visto o grande acúmulo de material bibliográfico que esta disciplina oferece, e assim melhor organizar os conteúdos da disciplina de Elementos de Geologia, apresenta-se os assuntos em forma de notas de aulas. Porém, ressalta-se que a consulta de livros e outras fontes bibliográficas são de suma importância para um maior conhecimento dos assuntos abordados. O livro texto base para a elaboração destas notas de aula é Geologia Aplicada à Engenharia de Nivaldo José Chiossi (Editora do Grêmio Politécnico). E como grande colaborador, o Prof. Mitsuo Tsutsumi, a quem gostaria de agradecer a cessão de suas notas de aula, sendo de grande contribuição à elaboração desta. A disciplina está estruturada em capítulos a seguir apresentados:

Capítulo 01 – Introdução à Geologia Capítulo 02 – Crosta da Terra Capítulo 03 – Minerais Capítulo 04 – Rochas Capítulo 05 – Rochas magmáticas Capítulo 06 – Rochas sedimentares Capítulo 07 – Rochas metamórficas Capítulo 08 – Identificacao macroscópica das rochas Capítulo 09 – Elementos sobre solos Capítulo 10 – Solos e rochas como materiais de construção Capítulo 11 – Estruturas geológicas Capítulo 12 – Investigação do subsolo Capítulo 13 – Mapas geológicos Capítulo 14 – Água subterrânea Capítulo 15 – Geologia prática

Prof.ª Vânia Lúcia de Oliveira Portes

TRN 020 – ELEMENTOS DE GEOLOGIA

GEOLOGIA E POSIÇÃO DA GEOLOGIA DE ENGENHARIA 1. INTRODUÇÃO

1.1 A GEOLOGIA DE ENGENHARIA

Geologia → ciência que trata da origem, evolução e estrutura da Terra, através do estudo das rochas (GEO = terra; LOGOS = estudo). Divide-se em:

• Geologia Física ou Geral → estuda a composição e fenômenos que ocorrem na Terra;

• Histórica → seqüência de fatos que resultam no atual estágio de desenvolvimento do planeta.

APLICAÇÕES: mineração e à engenharia civil.

GEOLOGIA DE ENGENHARIA: definida como a aplicação de conhecimentos das Geociências em estudos, projetos e obras de engenharia. Ou, de acordo com a definição da Associação Internacional de Geologia de Engenharia:

“A ciência dedicada à investigação, estudo e solução de problemas de engenharia e meio ambiente, decorrentes da interação entre a Geologia e os trabalhos e atividades do homem, bem como à previsão e desenvolvimento de medidas preventivas ou reparadoras de acidentes geológicos”.

GEOTECNIA: Geologia de Engenharia + Mecânica dos Solos + Mecânica das Rochas

O estudo da Geologia de Engenharia abrange:

• Definição das condições da geomorfologia, estrutura, estratigrafia, litologia e água subterrânea das formações geológicas;

• Caracterização das propriedades mineralógicas, físicas, geomecânicas, químicas e hidráulicas de todos os materiais terrestres envolvidos em construção, recuperação de recursos e alterações ambientais;

• Avaliação do comportamento mecânico e hidrológico dos solos e maciços rochosos;

• Previsão de alterações, ao longo do tempo, das propriedades citadas anteriormente;

• Determinação dos parâmetros a serem considerados na análise de estabilidade de taludes de obras de engenharia e de maciços naturais;

• Melhoria e manutenção das condições ambientais e das propriedades dos terrenos.

Portanto, a Geologia de Engenharia aborda:

• A utilização das rochas, solos ou materiais terrosos como material de construção;

• Os fenômenos que ocorrem na superfície da Terra e que podem trazer algum tipo de problema às obras, destacando-se a alteração, erosão e assoreamento nos diversos ambientes (rios, lagos, mares), os movimentos de massa e a ação da água em subsuperfície;

• Os maciços rochosos e terrosos, sua investigação e como devem ser apresentados ao engenheiro;

• Exemplos de conhecimentos geológicos necessários ao projeto, construção e conservação de diversos tipos de obras.

1.2 HISTÓRICO DA GEOLOGIA

• Geologia como ramo específico da ciência para estudo da Terra – séc. VII; • Nicolaus Steno (1631-1686), Bispo de Hamburgo, é reconhecido como o

fundador da Geologia como um ramo independente da Ciência; • Dentre os pioneiros no desenvolvimento da Geologia, encontram-se J.G.

Lehmann, estudioso alemão falecido em 1767, um dos primeiros a visualizar a possibilidade de ordenar a disposição e idade das rochas da crosta terrestre;

• James Hutton (1726-1797), um escocês de Edimburgo, foi o primeiro grande nome nos anais da Ciência. Seu livro “Teoria da Terra”, publicado em 1785, trouxe as bases para os grandes avanços realizados durante o século XIX;

• No século XIX, a nova ciência geológica defronta-se com uma série de preconceitos de ordem religiosa e filosófica – oposição às idéias a respeito da antiguidade da Terra;

• A moderna Geologia sofre influência da publicação “A origem das espécies” de Charles Darwin (1859);

• Em meados do século XIX, o progresso da sociedade industrial européia motivou grandes obras, possibilitando o desenvolvimento da Geologia;

• Desenvolvimento de novas ciências a partir de 1914: Mecânica das Rochas, Geomecânica e Mecânica dos Solos;

• A partir da década de 1950, houve um grande surto de desenvolvimento após a 2ª Guerra Mundial, exigindo a utilização de especialistas em todas as áreas de conhecimento científico e tecnológico, resultando no acelerado crescimento da Geotecnia.

2. POSIÇÃO DA GEOLOGIA DE ENGENHARIA

2.1 GEOLOGIA TEÓRICA OU NATURAL

2.1.1 FÍSICA: estudo dos tipos de materiais e seu modo de ocorrência bem como de estudo de certas estruturas.

• Mineralogia – trata das propriedades cristalográficas (formas e estruturas) físicas e químicas dos minerais, bem como da sua classificação;

• Petrografia – descrição dos caracteres intrínsecos da rocha, analisando sua origem (composição química, minerais, arranjo dos grânulos minerais, estado de alteração, etc.);

• Sedimentologia – é o estudo dos depósitos sedimentares e sua origem. As inúmeras feições apresentadas nas rochas podem indicar os ambientes que existiam no local no passado e assim entender os ambientes atuais;

• Estrutural – investiga os elementos estruturais presentes nas rochas e causados por esforços;

• Geomorfologia – trabalha com a evolução das feições observadas na superfície da Terra, identificando os principais agentes formadores dessas feições e caracterizando a progressão da ação de agentes como o vento, gelo, água... que afetam bastante o relevo terrestre. Em resumo: estuda a maneira como as formas da superfície da Terra são criadas e destruídas.

2.1.2 HISTÓRICA: estudo da evolução dos acontecimentos e fenômenos ocorridos no passado.

• Paleontologia – estuda a vida pré-histórica, tratando do estudo de fósseis de animais e plantas micro e macroscópicos, sendo conhecidos através de seus restos ou vestígios encontrados nas rochas. Os fósseis são importantes indicadores das condições de vida existentes no passado geológico, preservados por meios naturais na crosta terrestre;

• Estratigrafia – trata do estudo da seqüência das camadas (condições de sua formação e a correlação entre os diferentes estratos ou camadas).

2.2 GEOLOGIA APLICADA: ligada ao estudo da ocorrência, exploração de minerais e rochas sob o ponto de vista econômico, bem como à aplicação dos conhecimentos geológicos aos projetos e às construções de obras de Engenharia.

2.2.1 A ECONOMIA: envolve a aplicação de princípios geológicos para o estudo do solo, rochas, água subterrânea e sua influência no planejamento e construção de estruturas de engenharia, ou seja, é o estudo dos materiais do reino mineral que o homem extrai da Terra para a sua sobrevivência e evolução (substâncias orgânicas e inorgânicas).

• Mineração; • Petróleo.

2.2.2 A ENGENHARIA: emprego dos conhecimentos geológicos para a solução de certos problemas de Engenharia Civil, principalmente na abertura de túneis e canais, implantação de barragens, construção de estradas, obtenção de água subterrânea, projeto de fundações, taludes, etc.

ESTRUTURA E CROSTA DA TERRA 1. DEFINIÇÃO

A Terra tem um raio médio de 6.370 Km e sua estrutura interna é constituída por três camadas concêntricas distintas:

• Litosfera ou Crosta: espessura de 120 Km;

A crosta não é uma camada única, sendo constituída de várias placas tectônicas, divididas em três seções: continentes, plataformas continentais (extensões das planícies costeiras que declinam suavemente abaixo do nível do mar) e os assoalhos oceânicos (nas profundidades abissais dos oceanos). Sua espessura varia de 5 a 10 km sob os oceanos e, de 25 a 90 km, nos continentes. É formada por três grandes grupos de rochas: magmáticas ou ígneas, metamórficas e sedimentares.

• Manto: espessura de 2.900 Km; Camada pastosa (material magmático) composta de silício, alumínio, ferro e magnésio, sendo estes os elementos químicos predominantes. O manto constitui 83% do volume e 65% da massa interna do nosso planeta. Sua temperatura pode variar de 870º C, junto à crosta, até 2.200º C, junto à parte externa do núcleo.

• Núcleo: espessura de 3.300 Km; É constituído de Fe e Ni derretidos e sua temperatura varia de 2.200º C na parte superior até cerca de 5.000º C nas regiões mais profundas. Apesar da alta temperatura, a parte central do núcleo é formada de níquel e ferro em estado sólido – conseqüência da grande pressão do interior do planeta.

2. CONSTITUIÇÃO

• Rochas: agregados naturais de um ou mais minerais – magmáticas (ou ígneas), sedimentares e metamórficas;

• Em volume: 95 % de rochas magmáticas e 5 % de rochas sedimentares; • Em área: 25 % de rochas magmáticas e 75 % de rochas sedimentares; • 99 % da crosta é constituída por oito elementos químicos: O, Si, Al, Fe,

Ca, Na, K e Mg, sendo o oxigênio dominante. • Litosfera ou crosta terrestre é a camada menos densa da Terra e a mais

consistente. É constituída de duas camadas: uma mais externa (SIAL) e outra mais interna (SIMA), com uma variação de temperatura de 15ºC até 1.200ºC; ü SIAL: são encontrados os elementos químicos que concentram 90%

dos minerais formadores das rochas do subsolo da crosta, como o silício, alumínio, oxigênio e ferro. O SIAL apresenta espessuras variáveis, sendo mais espesso nas áreas continentais (50 Km) e praticamente zero nos oceanos e mares. É também chamado de camada granítica;

ü SIMA: os elementos químicos dominantes são silício e magnésio e há o predomínio de rocha vulcânica conhecida como basalto. É também chamado de camada basáltica;

• A litosfera nos oceanos tem cerca de 5 km e só apresenta o SIMA, daí as ilhas oceânicas serem de natureza basáltica.

MINERAIS

1. CONCEITO DE UM MINERAL

MINERAL – é toda substância homogênea, sólida ou líquida, de origem inorgânica que surge naturalmente na crosta terrestre. Normalmente com composição química definida e, se formado em condições favoráveis, terá estrutura atômica ordenada condicionando sua forma cristalina e suas propriedades físicas.

EXCEÇÕES: o petróleo e o âmbar são considerado minerais, embora não possuam composição química definida e serem matéria orgânica.

Mineralogia – ciência que estuda as propriedades, composição, maneira de ocorrência e gênese dos minerais.

Os minerais se formam por cristalização, a partir de líquidos magmáticos ou soluções termais, pela recristalização em estado sólido e ainda, como produto de reações químicas entre sólidos e líquidos.

As rochas podem ser identificadas pelo tipo de mineral que as integra:

• Mineral essencial: o mineral caracteriza um tipo de rocha, como por exemplo, o granito que é constituído pelo quartzo, micas e feldspatos;

• Minerais acessórios: revelam condições especiais de cristalização;

• Minerais secundários: aparecem na rocha depois de sua formação, ou seja, são formados da alteração de outros minerais.

2. ESTRUTURA INTERNA DOS MINERAIS

Arranjo geométrico interno → estrutura cristalina

ü Macrocristalina;

ü Microcristalina;

ü Criptocristalina;

ü Sem arranjo cristalino → estrutura amorfa.

Os minerais não-amorfos ocorrem como cristais, que são corpos com forma geométrica, limitados por faces, arranjadas de maneira regular e relacionadas com a orientação da estrutura cristalina.

EXEMPLO: Estrutura interna e forma Halita (NaCl).

Os cristais, com base nos elementos de simetria, foram reunidos em seis grupos, denominados sistemas cristalinos.

3. CLASSIFICAÇÃO DOS MINERAIS

• De acordo com a composição química:

ü Silicatos: feldspato, mica, quartzo, serpentina, dorita, talco;

ü Óxidos: hematita, magnetita, limonita;

ü Carbonatos: calcita, dolomita;

ü Sulfatos: gesso, anidrita.

• De acordo como o elemento constituinte:

Exemplo: hematita – Fe2O3 (trigonal romboédrico), magnetita – Fe3O4 (isométrico), goethita – HFeO2 (ortorrômbico), pirita – FeS2 (isométrico), marcassita – FeS2 (ortorrômbico), etc;

• Quanto à densidade: leves (menos densos que o bromofórmio) e pesados (mais densos – d = 2,89).

• Segundo a gênese e tipo de ocorrência do mineral:

ü Magmáticos: são resultantes da cristalização do magma e constituem as rochas ígneas ou magmáticas. Nota-se n fase cristalina resultante a presença de vários minerais com composições e propriedades diferentes.

Exemplo: rochas (basaltos, gabro, granito, etc) e depósitos minerais (magnetita, etc).

ü 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.

Exemplo: granada, andaluzita, cianita, etc.

ü 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.

ü Minerais pneumatolíticos: são formados pela reação dos constituintes voláteis oriundos da cristalização magmática, desgaseificação do interior terrestre ou de reações metamórficas sobre as rochas adjacentes.

Exemplo: topázio, berilo, turmalina, etc.

• Quanto à coloração: podem ser márficos ou fêmicos e félsicos ou cíclicos.

4. PROPRIEDADES DOS MINERAIS

4.1 PROPRIEDADES FÍSICAS

4.1.1 DUREZA

• É a resistência que um mineral oferece à abrasão ou ao risco;

• A dureza depende da sua composição química e da estrutura cristalina;

• Na prática, utilizam-se escalas comparativas, representadas por certos minerais. Ex: Escala de Mohs – comporta dez graus e é constituída apenas por minerais que, quando pulverizados deixam um pó branco.

Dureza Mineral Observações

1 Talco Risca-se com a unha.

2 Gipsita Risca-se com plástico comum e prego.

3 Calcita Risca-se com prego e canivete de aço.

4 Fluorita Risca-se com lima de aço e vidro de quartzo.

5 Apatita Material constituinte de ossos de animais.

6 Ortoclásio Não se risca com prego. Dureza do vidro comum.

7 Quartzo Não se risca com canivete de aço e vidro comum.

8 Topázio Não se risca com lima de aço.

9 Coríndon Material correspondente a abrasivo “alundum”.

10 Diamante Nenhum material pode riscar o diamante.

4.1.2 TRAÇO

• Propriedade de o mineral deixar um risco de pó, quando friccionado contra uma superfície não polida de porcelana branca, sendo necessário que o mineral tenha dureza inferior à porcelana;

• O traço nem sempre apresenta a mesma cor que o mineral.

4.1.3 CLIVAGEM

• Propriedade de um mineral se fragmentar segundo direções determinadas;

• Esta propriedade é uma boa característica de identificação, pois nem todos minerais apresentam clivagem;

• Podem ser: proeminente (Calcita), perfeita (Feldspatos), distinta (Fluorita) e indistinta (Apatita).

4.1.4 FRATURA

• É a superfície irregular que alguns minerais apresentam quando rompidos sob a ação de uma força diferente do plano de clivagem ou de partição;

• Os termos usados mais comumente para exprimir o tipo de fratura são:

⇒ Concóide ou Conchoidal – é a mais comum, com superfícies lisas e curvadas de modo semelhante à superfície interna de uma concha (quartzo, vidro, galena, pirolusita);

⇒ Acicular – rompimento na forma de agulhas ou fibras finas;

⇒ Serrilhada – rompimento segundo uma superfície de forma dentada, irregular, com bordas angulosas;

⇒ Irregular – rompimento formado por superfícies rugosas e irregulares.

4.1.5 TENACIDADE

• É a resistência oferecida pelo mineral ao ser rasgado, moído, dobrado ou triturado. Podem ser classificados em:

⇒ Friável ou Quebradiço – facilmente rompidos e são reduzidos com facilidade a pó (galena, pirolusita);

⇒ Maleável – o mineral é estendido por uma força compressiva, transformando-se em uma lâmina fina ou folha por meio de deformação plástica permanente (ouro, cobre);

⇒ Séctil – o mineral é cortado por faca ou canivete em folhas finas (cobre);

⇒ Dúctil – o mineral é extraído e alongado por uma força distensional formando fios, por deformação plástica (ouro, prata);

⇒ Plástico – diante de um esforço, o mineral se deforma plasticamente, e não retoma a sua forma original mesmo após a retirada do esforço (gesso, clorita);

⇒ Elástico – recupera a forma primitiva ao cessar a tensão que o deforma, desde que não tenha atingido o limite de ruptura (mica).

4.1.6 FLEXIBILIDADE

• É uma deformação que pode ser: elástica ou plástica.

4.1.7 PESO ESPECÍFICO

• Corresponde ao peso do mineral em relação ao peso de igual volume de água,

calculado através: águaar

ar.esp PP

P−

=ρ

Onde:

Par = peso do mineral no ar;

Págua = peso do mineral imersa na água.

• O valor é constante para cada tipo de mineral, pois o resultado está relacionado com a sua composição e estrutura cristalina.

Grupo Densidade Composição química Exemplos

Leve < 2,9 Silicatos félsicos. Quartzo, ortoclásio,

plagioclásio. Pouco pesado 2,9 ~ 3,4 Silicatos máficos. Anfibólios, Ortopiroxênio.

Pesado 4,0 ~ 8,0 Óxidos e sulfetos de metal. Magnetita, pirita. Muito pesado > 8,0 Elem. nativos metálicos. Ouro, prata e platina nativos.

4.1.8 PROPRIEDADES ÓPTICAS

• Brilho: é a propriedade que os minerais possuem de refletir a luz. Não depende da cor, podendo o mineral apresentar brilho metálico ou não metálico. Ex: Pirita (ouro de tolo)

• Cor: importante característica de identificação dos minerais, estando relacionada com defeitos estruturais, composição química ou impurezas contidas no mineral. Podem ser classificados como:

⇒ Incolores (acromáticos) – os raios luminosos atravessam-nos sem absorção na parte visível do espectro. Ex: diamante, cristal de rocha;

⇒ Coloridos (idiocromáticos) – a cor resulta da presença de átomos de um dado elemento próprio do mineral. Ex: azurita – azul devido ao Cobre e rodonita – rosa devido ao Magnésio;

⇒ Cor adquirida (alocromáticos) – a cor resulta da presença de átomos de um elemento que o mineral contém vestígios, como acontece, por exemplo, com certas variedades de quartzo, de halita, de turmalina, etc. A coloração pode ser proveniente da presença de núcleos coloridos produzidos por um defeito na estrutura cristalina sem mistura de outros elementos. Ex: quartzo fumado, ametista, diamante, fluorita;

⇒ Aparentemente coloridos (pseudocromáticos) – produzem-se efeitos coloridos no cristal na seqüência de fenômenos ópticos. Ex: fratura, refração, curvatura, dispersão ou interferência dos rios luminosos.

• Microscopia: não será abordado.

4.2 PROPRIEDADES MORFOLÓGICAS

4.2.1 HÁBITO: é a maneira mais freqüente como um cristal ou mineral se apresenta, segundo os seis sistemas cristalinos existentes.

4.3 PROPRIEDADES QUÍMICAS: variam de acordo com sua composição química e podem ser classificados como óxidos, silicatos, carbonato, sulfetos, etc.

5. DESCRIÇÃO DOS MINERAIS MAIS COMUNS DE ROCHAS

5.1 PROPRIEDADES FÍSICAS GERAIS DOS MINERAIS DE ROCHAS

5.1.1 FORMA E HÁBITO: geralmente os minerais não se apresentam como cristais, ou seja, não possuem forma geométrica. Considera-se, portanto, três tipos de rochas: magmática (maior probabilidade de formar minerais com forma própria – cristal idiomorfo), metamórfica (não apresentam cristais bem formados) e sedimentar (apresentam minerais desgastados).

5.1.2 COR: quando puro, possui uma cor inerente, que pode variar de acordo com as impurezas.

5.1.3 COR DO TRAÇO: não é critério para determinação de minerais.

5.1.4 CLIVAGEM: pode ser evidente nos minerais de rochas com granulação grossa.

5.1.5 FRATURA: consideraremos uma só fratura: a concóide de quartzo.

5.1.6 REAÇÕES QUÍMICAS: fazer uso do KCl (1:1) para obter a efervescência em carbonatos (calcários e dolomitos).

5.1.7 PESO ESPECÍFICO: pouco usual.

5.2 OS MINERAIS MAIS COMUNS DAS ROCHAS

1. Quartzo 6. Zircão 11. Topázio 16. Amianto

2. Feldspatos 7. Magnetita 12. Calcita 17. Talco

3. Micas 8. Hematita 13. Dolomita 18. Zeólitas

4. Anfibólios 9. Pirita 14. Caolim 19. Fluorita

5. Piroxênios 10. Turmalina 15. Clorita

Algumas dessas rochas, devido à granulação muito fina, a exemplo de alguns tipos de basaltos, mostram-se em um exame a olho nu, com aparência de um único mineral (massas homogêneas).

Todavia, quando observado ao microscópio petrográfico e em casos extremos ao microscópio eletrônico, verifica-se que são constituídos por várias substâncias cristalinas e, às vezes, também por material amorfo (vidro).

• Segundo a gênese e tipo de ocorrência do mineral:

ü Magmáticos: arsenopirita ü Metamórficos: cianita

ü Minerais sublimados: enxofre ü Minerais pneumatolíticos: cassiterita

Feldspato: mineral formador de rocha.

ROCHAS

1. DEFINIÇÃO

São agregados naturais de uma ou mais espécies de minerais e constituem unidades mais ou menos definidas da crosta terrestre.

Exceção: lavas vulcânicas – nem sempre se mostram formadas por grânulos de minerais iguais ou diferentes, e sim constituídos de material vítreo, amorfo e de cores diversas.

Classificação das rochas quanto à quantidade de tipos de mineral

• Simples ou uniminerálicas – formada por apenas uma espécie de mineral. Exemplo: quartzito – mineral único: quartzo (SiO2)

mármore – mineral único: cristais de calcita (CaCO3)

• Composta ou pluriminerálicas – formada por mais de uma espécie de mineral. Exemplo: granito – presença de quartzo, feldspato e mica

diabásios – presença de feldspato, piroxênio e magnetita

• Mineral – matéria mineral é aquela formada por processos inorgânicos da

natureza e que possui composição química e estrutura definidas. Sob o ponto de vista mineralógico, as rochas existentes na Crosta são constituídas de somente 20 minerais. São eles: feldspatos (mais importantes e abundantes), feldspatóides, micas, ferromagnesianos, olivinas e serpentina, silicatos, óxidos, carbonatos, fosfatos, etc.

2. CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS

Em função da sua gênese:

• Magmáticas ou endógenas

• Sedimentares ou exógenas ou estratificadas

• Metamórficas

ORIGEM E FORMAÇÃO DAS ROCHAS

MAGMA: CORRESPONDE AO ESTADO DE FUSÃO DOS CONSTITUINTES FORMADORES DA TERRA E, PRINCIPALMENTE, FORMADORES DA CROSTA (SiO2; Al2O3; FeO; MgO; CaO; Na2O; K2O). ROCHA: É UM AGREGADO NATURAL DE UM OU MAIS MINERAIS, OU VIDRO VULCÂNICO, OU AINDA MATÉRIA ORGÂNICA, E QUE FAZ PARTE IMPORTANTE DA CROSTA SÓLIDA DA TERRA.

MAGMA ROCHA ÍGNEA

PELA ORIGEM DA TERRA, AS ROCHAS ÍGNEAS TERIAM SIDO AS PRIMERIAS A SE FORMAREM. APÓS A SUA FORMAÇÃO, AS ROCHAS ÍGNEAS PASSARAM A SOFRER A AÇÃO FÍSICO-QUÍMICA E BIOLÓGICA DOS AGENTES ATMOSFÉRICOS, O QUE LEVA A INSTABILIZAÇÃO DE SEUS MINERAIS E A FORMAÇÃO DO SOLO RESIDUAL. A ESTE PROCESSO, DENOMINAMOS DE INTEMPERISMO . ROCHA ÍGNEA SOLO RESIDUAL O SOLO RESIDUAL FORMADO FICA SUJEITO A AÇÃO DE FLUXO DA ÁGUA, DO AR, DO GELO, DO IMPACTO DOS GRÃOS E COMEÇA A SOFRER EROSÃO. O GRÃO SOLTO PASSA A SER TRANSPORTADO, ATRAVÉS DE UM AGENTE TRANSPORTADOR, E DEPOSITA-SE EM REGIÕES BAIXAS E PLANAS, PASSANDO A SER DENOMINADO DE SEDIMENTO. SOLO RESIDUAL SEDIMENTO O SEDIMENTO FORMADO PODE SER LEVADO A GRANDES PROFUNDIDADES POR SITUAÇÕES TAIS COMO A CHOQUE DE PLACAS, DE FORMA QUE FICA SUJEITO A AÇÃO DE ALTAS TEMPERATURAS E PRESSÃO. NESTE CASO, O SEDIMENTO PASSA A SOFRER O PROCESSO DE LITIFICAÇÃO, TORNANDO-SE UMA ROCHA SEDIMENTAR.

RESFRIAMENTO + CONSOLIDAÇÃO

INTEMPERISMO

EROSÃO + TRANSPORTE + DEPOSIÇÃO

SEDIMENTO ROCHA SEDIMENTAR CASO HAJA A CONTINUIDADE DO CHOQUE DE PLACAS (SUBSIDÊNCIA) A ROCHA SEDIMENTAR OU ÍGNEA PODERÁ ATINGIR PROFUNDIDADES DE 5 A 20 Km, ONDE AS TEMPERATURAS E PRESSÕES PROVOCAM MUDANÇAS MINERALÓGICAS QUE SÃO DENOMINADAS DE METAMORFISMO . AS ROCHAS RESULTANTES DA AÇÃO DESTES PROCESSOS SÃO DENOMINADAS DE ROCHAS METAMÓRFICAS. ROCHA SEDIMENTAR ROCHA METAMÓRFICA TENDO CONTINUIDADE O AUMENTO DE PROFUNDIDADE, A ROCHA ATINGIRÁ TEMPERATURAS E PRESSÕES TAIS QUE PODEM PROVOCAR A SUA FUSÃO TOTAL OU PARCIAL, FORMANDO NOVAMENTE O MAGMA . ROCHA METAMÓRFICA MAGMA RESUMO: A FORMAÇÃO DAS ROCHAS SE DÁ POR REFRIAMENTO DO MAGMA, CONSOLIDAÇÃO DE DEPÓSITOS SEDIMENTARES E METAMORFISMO.

LITIFICAÇÃO

METAMORFISMO

FUSÃO

1. SEQÜÊNCIA DE CRISTALIZAÇÃO DAS ROCHAS ÍGNEAS:

AS ROCHAS ÍGNEAS SÃO CARACTERIZADAS POR SE ORIGINAREM ATRAVÉS DO RESFRIAMENTO E CONSOLIDAÇÃO DO MAGMA, QUE É UMA SOLUÇÃO SILICATADA COMPLEXA, QUENTE, EM ESTADO TOTAL OU PARCIAL DE FUSÃO.

• ROCHAS DE COMPOSIÇÃO DIFERENTES FUNDEM EM TEMPERATURAS DIFERENTES;

• MINERAIS RESULTANTES DA SOLIFICAÇÃO DE UMA FUSÃO DEPENDEM DA:

- COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA FUSÃO - PRESSÃO TOTAL - PRESSÃO PARCIAL DOS VOLÁTEIS

2. NATUREZA DOS MAGMAS:

AS LAVAS SÃO MAGMAS QUE ATINGEM A SUPERFÍCIE DA TERRA, ATRAVÉS DOS VULCÕES.

VELOCIDADE – 100 m/dia a 50 km/h. TEMPERATURA – 900 a 1200oC

3. MODO DE OCORRÊNCIA DAS ROCHAS ÍGNEAS:

EXTRUSIVAS: FORMADAS NA SUPERFÍCIE TERRESTRE

- DERRAMES VULVÂNICOS – extravasamento e resfriamento da lava; corpos magmáticos de forma tabular que cobrem certas áreas que dependem da fluidez do magma, que por sua vez depende da composição química.

Ex:

ü Magmas básicos: pobres em Si e ricos em Fe e Mg – são mais móveis, como por exemplo, o basalto

ü Magmas ácidos: ricos em Si e pobres em Fe e Mg – são mais viscosos dando origem às estruturas vulcânicas

- DEPÓSITOS PIROCLÁSTICOS – ocorrem explosões

Ex: brechas vulcânicas, tufos, cineritos.

ROCHAS ÍGNEAS OU MAGMÁTICAS

INTRUSIVAS: O RESFRIAMENTO SE DÁ NO INTERIOR DA CROSTA. SUA FORMA DEPENDE DA ESTRUTURA GEOLÓGICA E DA NATUREZA DA ROCHA QUE NELAS PENETRAM.

Concordante – o magma ao penetrar uma rocha pré-existente se orienta segundo os planos de estratificação ou xistosidade Discordante ou transgressiva – não orientada segundo planos de estratificação ou xistosidade

Mais comum no Brasil: sills, diques e batólitos

- PLUTÔNICAS OU ABISSAIS – são formadas a grandes profundidades (batólitos)

Ex: granito, sienito

- HIPOABISSAIS – são formadas a médias profundidades (sills e diques)

Ex: diabásio

4. CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS MAGMÁTICAS:

4.1 Porcentagem de sílica

Sílica está sempre presente. De acordo com a porcentagem: - ácidas (superiores a 65%) - intermediárias ou neutras (entre 52% e 65%) - básicas (inferiores a 52%)

4.2 Cor dos minerais

Félsicos (claros) ou máficos (escuros). Em relação a minerais escuros:

- Leucocráticas (inferiores a 30%) - Mesocráticas (entre 30% e 60%) - Melanocráticas (superiores a 60%)

4.3 Tipo de feldspato

- Alcalinas: predominância dos feldspatos potássicos, sódicos, e os intercrescimentos de ambos sobre os plagioclásios. - Monzoníticas: equilíbrio entre feldspatos alcalinos e feldspatos alcali-cálcicos.

- Alcali-cálcicas ou plagioclásticas: predominância dos plagioclásios sobre feldspatos alcalinos.

4.4 Granulação

A granulação do mineral também é utilizada como base de classificação - Grossa (> 5 mm): rochas formadas a grandes profundidades - Média (entre 1 mm e 5 mm): rochas formadas a profundidades médias - Fina (< 1 mm): rochas formadas na superfície da Terra

4.5 Classificação resumida

4.5.1 Rochas portadoras de feldspatos a) Rochas ácidas: granitos, pegmatitos, aplitos, granadioritos b) Rochas intermediárias: sienitos, dioritos c) Rochas básicas: basaltos, diabásios, gabros

4.5.2 Rochas sem feldspatos

a) Ultramafitos: consistem em minerais ferromagnesianos e acessórios. A presença de qualquer tipo de feldspato, exclui a rocha deste grupo.

Ex. piroxenitos, peridotitos, etc.

b) Lamprófitos: difícil enquadramento em qualquer esquema de classificação. Associados com qualquer grupo citado anteriormente.

4.6 Classificação das rochas ígneas em Geologia de Engenharia

4.6.1 Rochas graníticas ou ácidas

Pegmatito Granito Granodiorito Aplito Granulação Muito grossa Grossa a média Média a fina Fina

Modo de ocorrência Diques Grandes massas Massas e diques Diques

Cor mais comum Clara Tons de cinza-róseo Cinza Cinza-clara e rósea

4.6.2 Rochas básicas Gabro Diabásio Basalto

maciço Basalto

vesicular

Granulação Grossa Média a fina Fina Fina, com cavid. Modo de

ocorrência Massa de rochas e diques Diques Derrames Derrames

Cor mais comum Preta-cinza-esverdeada Preta Preta, cinza, esverdeada

Marron

4.6.3 Rochas intermediárias ou alcalinas

Nefelina-Sienito Tinguaíto, Fonólito Granulação Média a grossa Fina a média, com cristais maiores

Modo de ocorrência Intrusões Intrusões

Cor mais comum Tons de cinza Verde-escura preta

APLICAÇÕES PRÁTICAS DAS ROCHAS ÍGNEAS

a) CONSTRUÇÃO CIVIL – EDIFICAÇÕES:

O GRANITO É A ROCHA MAIS EMPREGADA COMO PEDRA DE

CONSTRUÇÃO: GRANDES BLOCOS PARA PEDESTAL DE MONUMENTOS,

PEDRAS PARA MUROS E MEIO-FIOS, PARALELEPÍPEDOS E PEDRAS

IRREGULARES PARA PAVIMENTAÇÃO, BRITA PARA CONCRETO, PLACA

POLIDAS PARA REVESTIMENTO DE PAREDES, PIAS, LAVABOS, ETC.

O BASALTO TAMBÉM SE PRESTA PARA AS MESMAS UTILIDADES.

b) ATERROS:

OS SOLOS ORIGINADOS DE ROCHAS GRANÍTICAS, POR MISTURAREM

GRÃOS DE QUARTZO COM LAMELAS DE ARGILA, APRESENTAM-SE COMO

EXCELENTES MATERIAIS PARA A CONSTRUÇÃO DE ATERROS

COMPACTADOS, POIS ALIAM ATRITO E COESÃO.

SOLOS PROVENIENTES DE BASALTO POSSUEM GRÃOS PURAMENTE

ARGILOSOS, RESISITINDO SOMENTE À COESÃO.

H SOLO DE GRANITO SOLO DE BASALTO

c) ESTRADAS:

AS ROCHAS GRANÍTICAS TÊM A GRANDE VANTAGEM DE FORNECER

GRAGMENTOS DE BRITA DE FORMA CUBÓIDE, IDEAIS PARA O EMPREGO

EM BASES DE ESTRADAS, FACE À ELEVADA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO

E AO DESGASTE QUE A ELAS CONFERE.

O PAVIMENTO É UMA ESTRUTURA CONSTRUÍDA APÓS A TERRAPLENAGEM

E DESTINADA, ECONÔMICA E SIMULTANEAMENTE, EM SEU CONJUNTO A:

- RESISTIR E DISTRIBUIR AO SUBLEITO OS ESFORÇOS

VERTICAIS E HORIZONTAIS PRODUZIDOS PELO TRÁFEGO;

- MELHORAR AS CONDIÇÕES DE ROLAMENTO E

SEGURANÇA;

SOLO NATURAL OU SUB-LEITO

PAVIMENTO

P

Ep

REVESTIMENTO (asfalto, concreto)

BASE (Brita Graduada)

SUB-BASE (Rachão ou Macadame Seco)

RODOVIAS FERROVIAS AEROPORTOS

d) BARRAGENS:

BARRAGENS EM BASALTOS – PROBLEMAS DE PERMEABILIDADE, DEVIDO

AO INTENSO FRATURAMENTO DA ROCHA.

- INJEÇÃO DE CALDA DE CIMENTO;

- CORTINA DE JET GROUTING;

- BERMAS NA REGIÃO DE MONTANTE.

e) FUNDAÇÕES:

TANTO ROCHAS GRANÍTICAS COMO AS BASÁLTICAS SÃO EXCELENTES

MATERIAIS PARA SERVIREM DE FUNDAÇÃO DE PRÉDIOS E DEMAIS OBRAS

DE ENGENHARIA.

O PROBLEMA ESTÁ ASSOCIADO AOS SOLOS RESIDUAIS DESSAS ROCHAS –

PRESENÇA DE MATACÃO.

ERRADO CERTO

Linha de Injeção

Barragem Rio

SOLO MATACÃO

ROCHA ROCHA ROCHA ROCHA

1. DEFINIÇÃO

AS ROCHAS SEDIMENTARES OU SECUNDÁRIAS OU EXÓGENAS SÃO RESULTANTES DA CONSOLIDAÇÃO DE SEDIMENTOS, OU SEJA, PARTÍCULAS MINERAIS PROVENIENTES DA DESAGREGAÇÃO E TRANSPORTE DE ROCHAS PRÉ-EXISTENTES.

ROCHA ÍGNEA SOLO RESIDUAL

SOLO RESIDUAL SEDIMENTO

SEDIMENTO ROCHA SEDIMENTAR 2. CONDIÇÕES NECESSÁRIAS PARA A FORMAÇÃO DE UMA ROCHA SEDIMENTAR

- PRÉ-EXISTÊNCIA DE ROCHAS; - PRESENÇA DE AGENTES MÓVEIS OU IMÓVEIS QUE DESAGREGUEM OU

DESINTEGREM AQUELAS ROCHAS; - PRESENÇA DE AGENTE TRANSPORTADOR DOS SEDIMENTOS; - DEPOSIÇÃO DESSE MATERIAL EM UMA BACIA DE ACUMULAÇÃO,

CONTINENTAL OU MARINHA; - CONSOLIDAÇÃO DESSES SEDIMENTOS; - DIAGÊNESE – TRANSFORMAÇÃO DO SEDIMENTO EM ROCHAS DEFINITIVAS. - AS ÁREAS DE OCORRÊNCIA SÃO DENOMINADAS BACIAS SEDIMENTARES

EXEMPLOS: BACIA SEDIMENTAR DO PARANÁ, BACIA SEDIMENTAR DE SÃO PAULO...

LITIFICAÇÃO (DIAGÊNESE): ÚLTIMO PROCESSO QUE OCORRE NA FORMAÇÃO DAS ROCHAS SEDIMENTARES. O PROCESSO É DIVIDO EM: - CIMENTAÇÃO: CRISTALIZAÇÃO DE MATERIAL CARREADO PELA ÁGUA QUE PERCOLA PELOS VAZIOS DO SEDIMENTO (ESPAÇO DE VAZIOS DEIXADOS PELAS PARTÍCULAS SÓLIDAS), PREENCHENDO-OS E DANDO COESÃO AO MATERIAL;

ROCHAS SEDIMENTARES

INTEMPERISMO

EROSÃO + TRANSPORTE + DEPOSIÇÃO

LITIFICAÇÃO

- COMPACTAÇÃO: COMPRESSÃO DOS SEDIMENTOS DEVIDO AO PESO DAQUELES SOBREPOSTOS, HAVENDO GRADUAL DIMINUIÇÃO DA POROSIDADE (REDUÇÃO DOS VAZIOS); - AUTIGÊNESE: FORMAÇÃO DE NOVOS MINERAIS IN SITU. ESTRUTURA DAS ROCHAS SEDIMENTARES

O QUE MAIS CARACTERIZA AS ROCHAS SEDIMENTARES É A SUA ESTRATIFICAÇÃO, POIS SÃO GERALMENTE FORMADAS DE CAMADAS SUPERPOSTAS QUE PODEM DIFERIR UMA DAS OUTRAS EM COMPOSIÇÃO, TEXTURA, ESPESSURA, COR, RESISTÊNCIA, ETC.

OS PLANOS DE ESTRATIFICAÇÃO, TAMBÉM CHAMADOS DE PLANOS DE SEDIMENTAÇÃO, SÃO NORMALMENTE PLANOS DE FRAQUEZA DA ROCHA, QUE MUITO INFLUEM NO SEU COMPORTAMENTO MECÂNICO.

PLANO DE ESTRATIFICAÇÃO x

PLANO DE FRAQUEZA DA ROCHA

3. INTEMPERISMO OU METEORIZAÇÃO É O CONJUNTO DE PROCESSOS MAIS GERAL QUE OCASIONA A DESINTEGRAÇÃO E DECOMPOSIÇÃO DAS ROCHAS E DOS MINERAIS POR AÇÃO DE AGENTES ATMOSFÉRICOS E BIOLÓGICOS. MAIOR IMPORTÂNCIA GEOLÓGICA: DESTRUIÇÃO DAS ROCHAS PARA ORIGINAR SOLOS, SEDIMENTOS E AS ROCHAS SEDIMENTARES. BENEFÍCIOS ECONÔMICOS:

• CONCENTRAÇÃO DE MINERAIS ÚTEIS OU MINÉRIOS (ouro, platina, pedras preciosas, etc);

• FORMAÇÃO DE DEPÓSITOS ENRIQUECIDOS DE Cu, Mn, Ni, etc. DIFERENÇA ENTRE INTEMPERISMO E EROSÃO:

• INTEMPERISMO: fenômeno de alteração das rochas executado por agentes essencialmente imóveis;

• EROSÃO: remoção e transporte dos materiais por meio de agentes móveis (água, vento). PRODUTO FINAL DA INTEMPERIZAÇÃO: REGOLITO OU MANTO DE

DECOMPOSIÇÃO.

3.1 AGENTES DO INTEMPERISMO

3.1.1 FÍSICOS OU MECÂNICOS (DESAGREGAÇÃO) - VARIAÇÃO DA TEMPERATURA - CONGELAMENTO DA ÁGUA - CRISTALIZAÇÃO DE SAIS - AÇÃO FÍSICA DE VEGETAIS

3.1.2 QUÍMICOS (DECOMPOSIÇÃO)

- HIDRÓLISE - HIDRATAÇÃO - OXIDAÇÃO - CARBONATAÇÃO - AÇÃO QUÍMICA DOS ORGANISMOS E DOS MATERIAIS ORGÂNICOS 3.2 FATORES QUE INFLUEM NO INTEMPERISMO

3.2.1 CLIMA

REGIÕES QUENTES E ÚMIDAS: PREDOMINA INTEMPERISMO QUÍMICO REGIÕES GELADAS E NOS DESERTOS: PREDOMINA INTEMPERISMO FÍSICO

3.2.2 TOPOGRAFIA 3.2.3 TIPO DE ROCHA 3.2.4 VEGETAÇÃO

3.3 TIPOS DE INTEMPERISMO 3.3.1 INTEMPERISMO FÍSICO A) AÇÃO DA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA: EXPANSÃO-CONTRAÇÃO →

DESINTEGRAÇÃO B) CONGELAMENTO DA ÁGUA: AUMENTO DE VOLUME - 10% C) CRISTALIZAÇÃO DE SAIS: FORÇA DE CRISTALIZAÇÃO D) AÇÃO FÍSICA DOS VEGETAIS: CRESCIMENTO DE RAÍZES

3.3.2 INTEMPERISMO QUÍMICO

ÁGUA + O2, CO2, E ÀS VEZES NITRATOS E NITRITOS – PODEM FICAR IMPREGNADOS DE ÁCIDOS, SAIS E PRODUTOS ORGÂNICOS E INICIAR ATAQUES ÀS ROCHAS.

A) HIDRÓLISE

COMBINAÇÃO DE ÍONS DA ÁGUA COM OS COMPOSTOS – FORMAÇÃO DE NOVAS SUBSTÂNCIAS.

Exemplo: KALSI3O8 + H2O → HALSI3O8 + KOH (FELDSPATO ORTOCLÁSIO) B) HIDRATAÇÃO ADIÇÃO DE MOLÉCULAS DE ÁGUA AOS MINERAIS FORMANDO NOVOS COMPOSTOS.

Exemplo: CASO4 + H2O → CASO4.2H2O

PROVOCA TAMBÉM O AUMENTO DE VOLUME – DESINTEGRAÇÃO

C) CARBONATAÇÃO (DECOMPOSIÇÃO POR CO2) CO2 CONTIDO NA ÁGUA FORMA ÁCIDO CARBÔNICO Exemplo: CO2 + H2O → H2CO3 CACO3 + H2CO3 → CA(HCO3)2 (CALCITA) + (ÁC. CARB.) → (BICARBONATO DE CÁLCIO)

D) OXIDAÇÃO DECOMPOSIÇÃO DOS MINERAIS PELA AÇÃO OXIDANTE DE O2 E CO2 DISSOLVIDOS NA ÁGUA – HIDRATOS, ÓXIDOS, CARBONATOS, ETC.

MINERAIS CONTENDO FE, MN, S, CU – MAIS SUSCEPTÍVEIS À OXIDAÇÃO Exemplo: FE++ → FE+++ FE(HCO3)2 + O2 → FE2O3NH2O + HCO3 (LIMONITA)

E) DECOMPOSIÇÃO QUÍMICO-BIOLÓGICA AÇÃO QUÍMICA DOS ORGANISMOS – MUITO VARIADA

4. DECOMPOSIÇÃO DAS ROCHAS

Solo proveniente de uma rocha granítica inalterada a uma profundidade de 7 m.

Mineral Composição Alteração Produto

Quartzo SiO2 não se decompõe Grãos de areia Feldspato Silicato de Al e K é solúvel Argila e material

solúvel Muscovita

(mica) Silicato de Al+K+H2O não se decompõe Placas de mica

Biotita (mica) Silicato de Al, Fe,K,Mg+H2O é solúvel Argila e material solúvel

Zircão Silicato de Zr não se decompõe e não se altera

Cristais de zircão

GRUPO RESULTANTE DA DECOMPOSIÇÃO DE UM GRANITO:

a) MINERAIS INALTERÁVEIS: QUARTZO, ZIRCÃO E MUSCOVITA. b) RESÍDUOS INSOLÚVEIS: ARGILAS, SUBSTÂNCIAS CORANTES. c) SUBSTÂNCIAS SOLÚVEIS: SAIS DE K, NA, FE, MG E SÍLICA.

SUBSTÂNCIAS SOLÚVEIS:

• GERALMENTE TRANSPORTADO PARA O MAR (SALINIZAÇÃO); • REGIÕES DE ALTA EVAPORAÇÃO – DEPÓSITOS; • SÍLICA, GERALMENTE DEPOSITADAS EM FRATURAS, E COMO MATERIAL DE

CIMENTAÇÃO. SUBSTÂNCIAS INSOLÚVEIS:

• PODEM PERMANECER NO LOCAL; • GRÃOS DE QUARTZO FORMAM CAMADAS DE AREIA; • PARTÍCULAS DE ARGILA SÃO TRANSPORTADAS, E DEPOIS SEDIMENTADAS

PARA FORMAR CAMADAS DE LAMA.

Tipo de rocha Intemperizada até uma profundidade máxima de:

Arenito Basalto Granito Gnaisse

15 m 25 m 40 m 60 m

5. CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS SEDIMENTARES

PREVALECE O CRITÉRIO GENÉTICO, SENDO DE ORIGEM EXTERNA.

CLASSIFICAÇÃO RESUMIDA DAS ROCHAS SEDIMENTARES

Rocha de origem mecânica

Rocha de origem orgânica

Rocha de origem química

1. GROSSEIRAS: Conglomerados, Brechas

1. CALCÁRIAS: Calcários, Dolomitos

1. CALCÁRIAS: Estalactites e estalagmites, Mármores

travertinos 2. ARENOSAS: Arenitos,

Siltitos 2. SILICOSAS: Sílex 2. FERRUGINOSAS:

Minérios de ferro 3. ARGILOSAS: Argilas,

Argilitos, Folhelhos 3. FERRUGINOSAS: Depósitos ferruginosos

3. SALINAS: Cloretos, Nitratos, Sulfatos

______ 4. CARBONOSAS: Turfas, Carvões

4. SILICOSAS: Sílex

5.1 ROCHAS DE ORIGEM MECÂNICA

TAMBÉM DENOMINADAS: CLÁSTICAS OU DETRÍTICAS. FORMADAS A PARTIR DA DESAGREGAÇÃO DE ROCHAS PRÉ-EXISTENTES

PELO TRANSPORTE DA AÇÃO SEPARADA OU CONJUNTA DA GRAVIDADE, VENTO, ÁGUA E GELO, E DEPOSITADA POSTERIORMENTE.

A COMPOSIÇÃO DESTES SEDIMENTOS REFLETE OS PROCESSOS DE INTEMPERISMO E A GEOLOGIA DA ÁREA DA FONTE.

CARACTERÍSTICAS: INICIALMENTE INCONSOLIDADO CONSTITUINDO O SEDIMENTO.

DIMENSÕES DAS PARTÍCULAS: COLOIDAIS ATÉ CENTÍMETROS E BLOCOS MAIORES. APÓS COMPACTAÇÃO E/OU CIMENTAÇÃO – ROCHAS SEDIMENTARES OU ROCHA ESTRATIFICADA.

SUBSTÂNCIAS CIMENTANTES MAIS COMUNS: SÍLICA, CARBONATO DE CÁLCIO, LIMONITA, GIPSO, BARITA, ETC.

SUBDIVISÕES DE ACORDO COM DIÂMETROS PREDOMINANTES: A. GROSSEIRA B. ARENOSAS C. ARGILOSAS 5.1.1 Rochas grosseiras

φ ≥ 2 ?mm e são originadas por depósitos coluviais de tálus e os de aluvião. Tipos: a) Conglomerados – fragmentos arredondados, transportados e depositados. O tamanho dos

fragmentos varia de seixos até matacões. b) Brechas – fragmentos angulosos e cimentados por sílica, carbonato de cálcio, etc; o que

demonstra que o transporte não foi muito grande. 5.1.2 Rochas arenosas

São as mais representativas e comuns, com diâmetros entre 0,01 e 2 mm. Tipos: a) Arenitos – constituídas substancialmente de partículas ou grânulos de quartzo detrítico, sub-

angulares ou angulares. O cimento pode ser sílica, carbonato e cálcio, substâncias ferruginosas, etc.

b) Siltito – granulação finíssima φ ≈ 0,01 mm, formados por erosão fluvial, lacustre ou glacial. Apresentam camadas muito finas identificadas por diferentes faixas coloridas (películas de óxido de ferro).

5.1.3 Rochas argilosas

São representadas pelos mais finos sedimentos mecanicamente formados, com φ < 0,01 mm até dimensões coloidais. São divididos em três grupos:

a) Grupo do caulim b) Grupo da montmorillonita c) Grupo das illitas (hidrômicas)

Exemplos: folhelhos (camadas horizontais bem destacadas em planos) e argilito (planos horizontais são menos comuns).

EM RESUMO: AS ROCHAS SEDIMENTARES CLÁSTICAS FORMAM A GRANDE FAMÍLIA DAS ROCHAS SEDIMENTARES. O TIPO DE SEDIMENTO ORIGINÁRIO CONCEDE O NOME A ROCHA FORMADA.

CLASSE SEDIMENTO ROCHA FORMADA

BLOCO, PEDRA OU SEIXO CASCALHO CONGLOMERADO OU BRECHA

AREIA GROSSA, MÉDIA OU FINA AREIA ARENITO

SILTE SILTE SILTITO ARGILA ARGILA ARGILITO

5.2 ROCHAS DE ORIGEM QUÍMICA

ALÉM DOS PRODUTOS CLÁSTICOS DEPOSITADOS MECANICAMENTE, RESULTAM DO INTEMPERISMO COMPOSTOS SOLÚVEIS QUE TEM DESTINOS DIVERSOS. ESTES COMPOSTOS PODEM PRECIPITAR JUNTO COM AS FRAÇÕES DETRÍTICAS E SOFRER CIMENTAÇÃO. ENTRETANTO, É IMPORTANTE FRIZAR QUE A MAIOR PARTE DOS COMPOSTOS SOLÚVEIS SÃO LEVADOS AOS MARES (SALINIDADE). EXISTEM 4 GRUPOS DE ROCHAS:

a) Calcárias – precipitados em bacias através de mudanças físico-químicas do meio. Ex. mármore travertino, crescimento de estalactites e estalagmites, dolomitos, etc.

b) Ferruginosas – origem inorgânica e química. c) Silicosas – precipitação de soluções cujo constituinte predominante é a sílica.

Ex. sílex de origem química. d) Salinas – produto da precipitação química das bacias.

Ex. cloretos, sulfatos, boratos, nitratos, etc. 5.3 ROCHAS DE ORIGEM ORGÂNICA

SÃO AQUELES DEPÓSITOS SEDIMENTARES DEVIDOS, DIRETA OU INDIRETAMENTE, À ATIVIDADE ANIMAL E/OU VEGETAL DE NATUREZA DIVERSA. ESSES MATERIAIS ACUMULAM-SE PRINCIPALMENTE NO FUNDO DOS MARES. PRINCIPAIS TIPOS:

a) Calcárias – acúmulo de conchas ou carapaças de composição carbonatada. b) Carbonosas – acúmulo de matéria vegetal com posterior carbonização, total ou parcial, e

consolidada. Compreende as turfas e carvão. Os carvões são classificados em lignito, carvão betuminoso e antracito conforme

diminuição da porcentagem de matéria volátil e o aumento do conteúdo de carbono.

- ROCHAS CARBONATADAS CALCÁREO, GIZ - ROCHAS FOSFATADAS FOSFORITO, GUANO - RICHAS FERRÍFERAS LIMONITA - ROCHAS SILICOSAS DIATOMITOS - ROCHAS CARBONOSAS CARVÃO, ANTRACITO

5.4 ROCHAS SEDIMENTARES NÃO CLÁSTICAS RESIDUAIS NA CONDIÇÃO DE AÇÕES CLIMÁTICAS, TOPOGRÁFICAS E DE VEGETAÇÃO, OS

SOLOS DE UMA DETERMINADA REGIÃO PODEM SOFRER SENSÍVEIS MODIFICAÇÕES. A RETIRADA E AUMENTO DE DETERMINADOS COMPONENTES PODE LEVAR O SOLO AO CONCRECIONAMENTO EM UM PRIMEIRO ESTÁGIO E A CRUSTIFICAÇÃO (GERAÇÃO DE CROSTAS) EM UM ESTÁGIO FINAL.

EX: CANGAS.

A) CONSTRUÇÃO CIVIL – EDIFICAÇÕES:

AS ROCHAS SEDIMENTARES BEM CIMENTADAS PODEM SE CONSTITUIR EM BOM MATERIAL PARA BLOCOS DE FUNDAÇÃO E DE ALVENARIA, CALÇADAS, MEIOS FIOS, ETC.

Ex: ARENITO DE BOTUCATU. QUANDO POUCOS CIMENTADOS OU TRABALHADOS POR AGENTES

GEOLÓGICOS, AS ROCHAS SEDIMENTARES PODEM DAR ORIGEM A DEPÓSITOS DE AREIAS E PEDREGULHOS OU DE LAMITOS, COM IMENSA UTILIZAÇÃO NA CONSTRUÇÃO CIVIL, OS PRIMEIROS NO CONCRETO E OS ÚLTIMOS, NA FABRICAÇÃO DE TIJOLOS E CERÂMICAS. B) ATERROS:

OS SOLOS ORIGINADOS DE ROCHAS SEDIMENTARES, ESPECIALMENTE AS ARGILO-ARENOSAS, PODEM SER UTILIZADAS COM CERTA TRANQUILIDADE EM ATERROS, JÁ QUE COMBINANDO O ATRITO DAS AREIAS COM A COESÃO DAS ARGILAS DÃO, COMO PRODUTO FINAL, UM MATERIAL COM BOA RESISTÊNCIA E DE RELATIVAMENTE FÁCIL TRABALHABILIDADE.

OS PROBLEMAS SURGEM QUANDO SOLOS SÃO PREDOMINANTEMENTE ARENOSOS, POIS SÃO VULNERÁVEIS À EROSÃO PELA ÁGUA DAS CHUVAS E VENTOS. C) TALUDES:

A ESTABILIDADE DO TALUDE ESTÁ DIRETAMENTE ASSOCIADA À DIREÇÃO DO PLANO DE ESTRATIFICAÇÃO DA ROCHA.

APLICAÇÃO PRÁTICA DE ROCHAS SEDIMENTARES

D) TÚNEIS:

NOVAMENTE, A DIREÇÃO PREDOMINANTE DO PLANO DE ESTRATIFICAÇÃO DA ROCHA É FUNDAMENTAL PARA O COMPORTAMENTO DO MACIÇO NA FRENTE DE ESCAVAÇÃO E DOS POSSÍVEIS TIPOS DE TRATAMENTO E ESCORAMENTO.

ü SITUAÇÃO 1: TÚNEL SEMPRE NAS MESMAS CAMADAS HORIZONTAIS. ESTA

SITUAÇÃO É DESFAVORÁREL, POIS PODE OCORRER DESPLACAMENTO DO TETO POR AÇÃO DE FLEXÃO.

ü SITUAÇÃO 2: TÚNEL CORTA CAMADAS DIFERENTES, MERGULHANTES. SITUAÇÃO DESFAVORÁVEL, POIS COM A ESCAVAÇÃO AS PLACAS DE ROCHAS TENDEM A SER DESCALÇADAS, ORIGINANDO GRANDES DESMORONAMENTOS.

ü SITUAÇÃO 3: TÚNEL ATRAVESSA CAMADAS VERTICAIS DIFERENTES. ESTA É UMA SITUAÇÃO FAVORÁVEL, POIS NÃO HÁ DESCALÇAMENTO DAS PLACAS DE ROCHA NA ESCAVAÇÃO.

ü SITUAÇÃO 4: TÚNEL ATRAVESSA AS MESMAS CAMADAS MERGULHANTES. SITUAÇÃO DESFAVORÁVEL NO PÉ-DIREITO DO LADO DIREITO E FAVORÁVEL NO PÉ-DIREITO DO LADO ESQUERDO. EXIGÊNCIA DE ESPESSURA ASSIMÉTRICA DA ABÓBODA DE CONCRETO ARMADO.

ü SITUAÇÃO 5: TÚNEL ATRAVESSA AS MESMAS CAMADAS VERTICAIS. SITUAÇÃO DESFAVORÁVEL, POIS AS LAJES SÃO DESCALÇAS DURANTE A ESCAVAÇÃO. O DESMORONAMENTO É MENOR DO QUE QUANDO SÃO ENCONTRADAS CAMADAS HORIZONTAIS.

ü SITUAÇÃO 6: TÚNEL ATRAVESSA CAMADAS MERGULHANTES DUAS VEZES. A SITUAÇÃO É DESFAVORÁVEL NO TETO DO PÉ-DIREITO ESQUERDO E FAVORÁVEL NO PÉ-DIREITO LADO DIREITO.

ü SITUAÇÃO 1: MUITO ESTÁVEL ü SITUAÇÃO 2: POUCO ESTÁVEL ü SITUAÇÃO 3: RAZOAVELMENTE ESTÁVEL ü SITUAÇÃO 4: MUITO ESTÁVEL ü SITUAÇÃO 5: MUITO ESTÁVEL ü SITUAÇÃO 6: POUCO ESTÁVEL (rocha ígnea diaclasada)

E) BARRAGENS:

O EMPUXO DAS ÁGUAS PROVOCA ESFORÇOS HORIZONTAIS QUE TENDEM A FAZER COM QUE A BARRAGEM DESLIZE, INDEPENDENTE DO TIPO DE ROCHA DE FUNDAÇÃO. O QUE VAI IMPEDIR O DESLIZAMENTO SERÁ O ATRITO ENTRE A BASE DA BARRAGEM E A ROCHA. PARA AUMENTAR ESSE ATRITO É QUE SE ENGASTA A ESTRUTURA NA ROCHA ATRAVÉS DA ESCAVAÇÃO DE DENTES.

EM ALGUMAS SITUAÇÕES DESFAVORÁVEIS É COMUM A UTILIZAÇÃO DE TIRANTES DE AÇO ANCORADOS ABAIXO DO ÚLTIMO PLANO DE ESTRATIFICAÇÃO. ESTA MEDIDA GARANTE A ESTABILIDADE DO MACIÇO E AUMENTA A INTERLIGAÇÃO DA BASE DA BARRAGEM COM A ROCHA DE FUNDAÇÃO.

ATRITO ENTRE A BASE DA BARRAGEM E A ROCHA DE FUNDAÇÃO

PROBLEMAS DE EROSÃO:

A EROSÃO INTERNA É PROVOCADA PELA PERCOLAÇÃO DE ÁGUAS ÁCIDAS ATRAVÉS DAS CAMADAS, DISSOLVENDO O CARBONATO DE CÁLCIO E DEIXANDO NAS CAMADAS VAZIOS QUE IRÃO PROGRESSIVAMENTE AUMENTANDO ATÉ ATIINGIREM CAVERNAS DE GRANDES DIMENSÕES.

A EROSÃO EXTERNA É AQUELA PROVOCADA PELAS ÁGUAS QUE SAEM DA BARRAGEM, VIA ESTRUTURAS HIDRÁULICAS COMO O VERTEDOURO, A DESCARGA DE FUNDO, ETC. ESSAS CORRENTES TURBILHONADAS, VIA DE REGRA DOTADAS DE GRANDE VELOCIDADE, PODERÃO LEVAR, EM POUCO TEMPO, UM VOLUME ENORME DE ROCHAS SEDIMENTARES POUCO OU MEDIANEMTNE CIMENTADAS. F) FUNDAÇÕES:

OS SEDIMENTOS RECENTES, ATUALMENTE CONCENTRADOS NAS PLANÍCIES DE INUNDAÇÃO DOS CURSOS D’ÁGUA (QUE ESTÃO EM PLENO PROCESSO DE EROSÃO-TRANSPORTE-DEPOSIÇÃO E QUE AINDA NÃO SOFRERAM MAIS DIAGÊNESE, SENÃO A PRESSÃO DO PRÓPRIO PESO DAS CAMADAS SOBREPOSTAS), MOSTRAM ALGUMAS CARACTERÍSTICAS QUE INFLUEM NOS PROJETOS DE FUNDAÇÕES: PRESENÇA D’ÁGUA MUITO PRÓXIMA DA SUPERFÍCIE E A PRESENÇA DE CAMADAS LENTICULARES DE ARGILA NO PERFIL (ARGILA MOLE).

OUTROS PROBLEMAS ESTÃO ASSOCIADOS A ROCHAS CALCÁREAS EM CONTATO COM ÁGUAS ÁCIDAS, PROVOCANDO EROSÃO INTERNA, E ARENITOS POUCO CIMENTADOS QUE ESTÃO SUJEITOS A EROSÃO EXTERNA.

PERCOLAÇÃO DE ÁGUAS ÁCIDAS TOMBAMENTO

DA BARRAGEM

EROSÃO REGRESSIVA

CARVÃO MINERAL:

O CARVÃO MINERAL É UMA ROCHA SEDIMENTAR COMBUSTÍVEL, DE COR PRETA E DE VITAL IMPORTÂNCIA NA MODERNA INDÚSTRIA, POIS, ALÉM DA SUA UTILIZAÇÃO EM USINAS TERMELÉTRICAS E NA SIDERURGIA, CONSTITUI UMA DAS PRINCIPAIS MATÉRIAS-PRIMAS NA FABRICAÇÃO DE VÁRIOS TIPOS DE PLÁSTICOS E COMPOSTOS QUÍMICOS.

CALCÁRIO

ARENITO

ROCHAS ÍGNEAS / SEDIMENTARES ROCHAS METAMÓRFICAS METAMORFISMO: META = MUDANÇA MORPHO = FORMA 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. AGENTES DO METAFORMISMO:

a) TEMPERATURA: AO APROFUNDAREM-SE PROGRESSIVAMENTE SOB UM CRESCENTE NÚMERO DE CAMADAS DE SEDIMENTOS AS ROCHAS VÃO SOFRENDO TEMPERATURAS CADA VEZ MAIS ELEVADAS. - CALOR RESIDUAL DA TERRA – GRAU GEOTÉRMICO (1ºC a cada 33 m); - INTRUSÕES ÍGNEAS – GRANDES MASSAS DE ROCHAS – COZINHAMENTO PRODUZEM ALTAS TEMPERATURAS; - DESINTEGRAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS RADIOATIVAS – ENERGIA LIBERADA; - ATRITO ENTRE CAMADAS – ENERGIA DE FRICÇÃO.

b) PRESSÃO: A SIMPLES ELEVAÇÃO DE TEMPERATURA NÃO É UM FATOR

DETERMINANTE DO METAMORFISMO, MAS É PRINCIPALMENTE A PRESSÃO EM COMBINAÇÃO COM A TEMPERATURA QUE MAIS CONTRIBUI PARA AS PROFUNDAS MODIFICAÇÕES DAS ROCHAS. - PRESSÕES ORIENTADAS – SOBRECARGA DE ROCHAS SOBREJACENTES; - PRESSÕES HIDROSTÁTICAS – ZONAS PROFUNDAS DA CROSTA, ONDE AS ROCHAS TRABALHAM HIDROSTATICAMENTE; - OUTRAS PRESSÕES – PRESSÃO DA ÁGUA, GASES, VAPORES (CO2, O2).

EFEITOS DA PRESSÃO: ELIMINAÇÃO DA POROSIDADE EXPLUSÃO DE VOLÁTEIS DESAPARECIMENTO DE FÓSSEIS APARECIMENTO DE MINERAIS MAIS DENSOS

c) FLUIDOS: OS FLUIDOS, TAIS COMO ÁGUA, GÁS CARBONO, OXIGÊNIO, FLUOR, ETC DESEMPENHAM A FUNÇÃO DE FACILITAR AS REAÇÕES E TRANSFORMAÇÕES MINERALÓGICAS → ATIVIDADE QUÍMICA.

ROCHAS METAMÓRFICAS

METAMORFISMO

TIPOS DE TRANSFORMAÇÕES: A) METAMORFISMO NORMAL – SEM QUALQUER PERDA OU ADIÇÃO DE NOVO

MATERIAL A ROCHA QUE SOFREU METAMORFISMO, OU SEJA, A COMPOSIÇÃO QUÍMICA CONTINUA A MESMA, EMBORA A ROCHA SEJA OUTRA. EXEMPLOS: ARENITOS → QUARTZITO CALCÁRIOS → MÁRMORES FOLHELHOS → MICAXISTOS

B) METAMORFISMO METASSOMÁTICO OU METASSOMATISMO – OCORRE

MUDANÇA DE COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA ROCHA, EVIDENCIADO PELA FORMAÇÃO DE MINERAIS NOVOS NÃO EXISTENTES ANTERIORMENTE.

ELEMENTOS QUE CARACTERIZAM E IDENTIFICAM UMA ROCHA METAMÓRFICA:

• MINERAIS ORIENTADOS • DOBRAS E FRATURAS • DUREZA MÉDIA A ELEVADA

TIPOS DE METAMORFISMO: A) METAMORFISMO TÉRMICO OU DE CONTATO: OCORRE ATRAVÉS DO

CONTATO DE DUAS ROCHAS PRÉ-EXISTENTES. O AGENTE PRINCIPAL NESTE TIPO DE METAMORFISMO É O CALOR.

DISTINÇÃO ENTRE: • PIROMETAMORFISMO – TRANSFORMAÇÃO QUÍMICA E FÍSICA DA SUPERFÍCIE

DAS ROCHAS PELO CONTATO IMEDIATO COM UM MAGMA. • METAMORFISMO DE CONTATO – OCORRE AO REDOR DAS GRANDES MASSAS

MAGMÁTICAS INTERNAS, PORÉM COM A TEMPERATURA INFERIOR À QUE PREDOMINA NO PIROMETAMORFISMO. AUMENTA A MOBILIDADE DA ROCHA ENCAIXANTE, FAVORECENDO O APARECIMENTO DE NOVOS MINERAIS E DE FENÔMENOS DE RECRISTALIZAÇÃO.

B) METAFORMISMO DINÂMICO OU CATACLÁSTICO: PRESSÃO NÃO UNIFORME ASSOCIADA AO AUMENTO DE TEMPERATURA PROVOCA FRATURAS ORIGINANDO ESTRUTURAS E TEXTURAS PRÓPRIAS. ESTE TIPO DE METAMORFISMO OCASIONA O DESLOCAMENTO DE MASSAS DE ROCHAS EM ZONAS DE FALHAS – PRESSÃO ORIENTADA E SE RESTRINGE A PARTES POUCO PROFUNDAS DA CROSTA TERRESTRE, CONSISTINDO NO FRATURAMENTO, TRITURAÇÃO E MOAGEM DAS ROCHAS ORIGINAIS, COM A CONSEQÜENTE MODIFICAÇÃO DA TEXTURA E ESTRUTURA. NÃO HÁ PROCESSOS DE RECRISTALIZAÇÃO.

C) METAMORFISMO REGIONAL DÍNAMO TERMAL: AÇÃO CONJUNTA DA TEMPERATURA E PRESSÃO PROVOCANDO A RECRISTALIZAÇÃO NA ROCHA E FAVORECENDO O APARECIMENTO DE NOVAS ESTRUTURAS. ESTÁ INTIMAMENTE RELACIONADO COM A FORMAÇÃO DE CADEIAS DE MONTANHAS (ÁREAS CONHECIDAS COMO GEOSINCLINAIS). É TAMBÉM CHAMADO DE “GERAL”, POIS AFETA GRANDES REGIÕES E É CONSIDERADO O MAIS IMPORTANTE. ESTE TIPO DE METAMORFISMO OCORRE A GRANDES PROFUNDIDADES, MAS, PELA AÇÃO DE INTEMPERISMO E EROSÃO, AS ROCHAS METAMORFISADAS PODEM ATINGIR A SUPERFÍCIE, COMPLETAMENTE TRANSFORMADA EM GRANDES MASSAS DE XISTOS E GNAISSES.

D) METAMORFISMO PLUTÔNICO: NUM APROFUNDAMENTO AINDA MAIOR, AS

ROCHAS ENTRAM NA FASE PLÁSTICA, PASTOSA E JÁ NÃO TRANSMITEM PRESSÕES DIRIGIDAS, PERDENDO POUCO A POUCO A ORIENTAÇÃO DOS SEUS MINERAIS, ENQUANTO NOVOS SE FORMAM, PRATICAMENTE SEM XISTOSIDADE.

CAUSAS DO METAMORFISMO:

- CONTATO DE ROCHAS PRÉ-EXISTENTES; - MOVIMENTOS TANGENCIAIS DOS CONTINENTES (PLACAS TECTÔNICAS).

SEQÜÊNCIA DO METAMORFISMO:

- DEFORMAÇÃO DOS MINERIAIS COM REDUÇÃO DOS POROS;

- ACHATAMENTO DOS MINERAIS;

- ORIENTAÇÃO DOS MINERAIS;

- DOBRAMENTO DAS ROCHAS;

T + P

PRESSÃO DOMINANTE

PRESSÃO ORIENTADA

ESFORÇOS TANGENCIAIS À CROSTA

PLANO DE XISTOSIDADE: XISTOSIDADE É UMA EXPRESSÃO DA MEDIDA EM QUE MINERAIS MICÁCEOS, LAMELARES OU PRISMÁTICOS PARALELOS OU SUB-PARALELOS CARACTERIZAM A APARÊNCIA DE UMA ROCHA METAMÓRFICA. A XISTOSIDADE É EVIDENCIADA PELO ACHATAMENTO E ORIENTAÇÃO DOS GRÃOS DA ROCHA DURANTE O PROCESSO DE METAMORFISMO. TIPOS DE ROCHAS METAMÓRFICAS:

ROCHA ÍGNEA OU SEDIMENTAR ORIGINAL ROCHA METAMÓRFICA RESULTANTE

CONGLOMERADO METACONGLOMERADO ARENITO QUARTZITO

ARENITO ARGILOSO QUARTZITO MICÁCEO

ARGILITO & SILTITO (LAMITOS)

ARDÓSIA FILITO

MICAXISTO GNAISSE

CALCÁREO PURO MÁRMORE BRANCO CALCÁREO ARGILOSO MÁRMORE MICÁCEO

CALCÁREO DOLOMÍTICO MÁRMORE VERDE

CARVÃO ANTRACITO

GRAFITE GRANITO GNAISS

BASALTO XISTOS VERDES

ANFIBOLITOS

ULTRABÁSICAS SERPENTINOS

TALCO-XISTOS PEDRA SABÃO

PLANO DE XISTOSIDADE x

PLANO DE FRAQUEZA DA ROCHA

PROPRIEDADES MECÂNICAS DAS ROCHAS METAMÓRFICAS:

É EVIDENTE QUE AS CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS DOS MACIÇOS E DAS ROCHAS METAMÓRFICAS IRÃO DEPENDER, FUNDAMENTALMENTE, DA XISTOSIDADE (AUSENTE, FRACA OU BEM PRONUNCIADA), DA COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA E DA TEXTURA QUE ELAS APRESENTAREM.

POR SUAS CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS SITUA-SE ENTRE AS SEDIMENTARES E AS ÍGNEAS: TEM MAIOR DENSIDADE E SÃO MAIS RESISTENTES QUE AS SEDIMENTARES ORIGINAIS E SÃO MENOS RESISTENTES E MAIS DEFORMÁVEIS QUE AS ÍGNEAS, ESPECIALMENTE DEVIDO À XISTOSIDADE.

É IMPORTANTE SALIENTAR QUE O ARRANJO ORIENTADO DOS GRÃOS E A XISTOSIDADE FACILITAM ALTAMENTE O ATAQUE DOS AGENTES DO INTEMPERISMO , FACILITANDO BASTANTE A PROFUNDA ALTERAÇÃO DAS ROCHAS METAMÓRFICAS, GERANDO SOLOS ESPESSOS.

OUTRO ASPECTO IMPORTANTE PARA PRÁTICA DE ENGENHARIA É A EXTREMA RAPIDEZ DE VARIAÇÃO LATERAL E VERTICAL DE SUAS CAMADAS EM TERMOS DE NATUREZA E CARACTERÍSTICAS.

ARDÓSIA – XISTOSIDADE E CLIVAGEM BEM DESENVOLVIDAS

MICAXISTO – XISTOSIDADE E CLIVAGEM BEM DESENVOLVIDAS

GNAISSE – POBRE CLIVAGEM E XISTOSIDADE

SEQÜÊNCIA DE CAMPO:

GRANITO

ROCHA SEDIMENTAR

GNAISSE

MICAXIST

FILITOS

ARDÓSIA

MINERAIS METAMÓRFICOS

1 – INFLUÊNCIA DA COMPOSIÇÃO ORIGINAL

AS TRANSFORMAÇÕES MINERAIS DEPENDEM:

A) COMPOSIÇÃO DA ROCHA ORIGINAL; B) NATUREZA OU TIPO DE METAMORFISMO SUBMETIDO.

TIPOS DE ROCHAS SEGUNDO COMPOSIÇÃO INICIAL:

A) ARGILOSAS – MUDANÇAS SÃO BEM CARACTERIZADAS DE ACORDO COM A ELEVAÇÃO DE TEMPERATURA E PRESSÃO. SERVEM PARA O ESTABELECIMENTO DOS SUCESSIVOS GRAUS DE METAMORFISMO.

B) ARENOSAS, ÍGNEAS ÁCIDAS E TUFOS; XISTOS ÁCIDOS E GNAISSES – MENOS SENSÍVEIS ÀS MUDANÇAS, PORTANTO DIFÍCEIS DE SEREM ACOMPANHADAS.

C) CALCÁRIOS E OUTRAS ROCHAS CARBONATADAS – SÃO ROCHAS CONSTITUIDAS DE CARBONATO DE CÁLCIO PURO: AS MUDANÇAS SÃO PEQUENAS EXCETO RECRISTALIZAÇÃO.

D) ÍGNEAS INTERMEDIÁRIAS, BÁSICAS E SEUS TUFOS – SÃO DO TIPO MAGMÁTICO BÁSICO.

2 – PROCESSOS

AS REAÇÕES SE PROCESSAM NO ESTADO SÓLIDO (NÃO SOFREM FUSÃO). PROVA: CONSEVAÇÃO DE VESTÍGIOS DE ESTRATIFICAÇÃO E PELA PRESENÇA DE RESTOS FÓSSEIS EM ROCHAS COMPLEMENTE RECRISTALIZADAS. OS CRISTAIS CRESCERÃO NA DIREÇÃO PERPENDICULAR À DIREÇÃO DA MAIOR PRESSÃO (ALONGADAS PARALELAMENTE À DIREÇÃO DE MENOR PRESSÃO).

A) MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO:

A UTILIZAÇÃO DE ROCHAS METAMÓRFICAS NA COSNTRUÇÃO CIVIL DEPENDERÁ DE SUA COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA E GRAU DE METAMORFISMO.

PEDRA BRITADA – APROVEITA-SE OS GNAISSES, QUARTZITOS E OS MÁRMORES. AS ROCHAS XISTOSAS, DEVIDO A TENDÊNCIA DE FORMAR FRAGMENTOS LAMELARES, NÃO SÃO APROPRIADAS PARA MATERIAL DE BRITA, SEJA PARA CONCRETO, SEJA PARA ASFALTO.

REVESTIMENTO DE PISOS E PAREDES – O MÁRMORE, POR SUA BELEZA QUANDO POLIDO E PELO SEU PREÇO ACESSÍVEL É SEMPRE BASTANTE REQUISITADO. OS ENGENHEIROS DEVEM ESTAR ATENTOS PARA O FATO DE QUE, EM PISOS DE PRÉDIOS PÚBLICOS, O MÁRMORE (DUREZA 2) EM POUCO TEMPO ESTARÁ TOTALMENTE RISCADO PELOS FRAGMENTOS DE AREIA (DUREZA 7). A PRESENÇA DE MICAS NA GRANDE MAIORIA DAS ROCHAS METAMÓRFICAS CONFERE-LHES UM BRILHO DE GRANDE BELEZA QUE, COMBINADO COM A IMENSA VARIEDADE DE CORES E A FACILIDADE COM QUE DESAGREGAM EM PLAQUETAS, FAZEM DELAS REQUISITADOS MATERIAIS DE REVESTIMENTO DE FACHADAS E PAREDES INTERNAS.

COBERTURAS – A FACILIDADE DE SEPARAR-SE EM PLACAS CONFERE ÀS ARDÓSIAS A POSSIBILIDADE DE SEREM UTILIZADAS COMO TELHAS OU COMO LAJOTAS DE REVESTIMENTO DE CALÇADAS.

B) TALUDES:

VALEM AS MESMAS CONSIDERAÇÕES APRESENTADAS EM RELAÇÃO ÀS ROCHAS SEDIMENTARES, COM UM AGRAVANTE: ALÉM DOS PLANOS DE XISTOSIDADE, VIA DE REGRA, SEREM MAIS INSTÁVEIS DO QUE OS PLANOS DE ESTRATIFICAÇÃO, DENTRO DO PACOTE DE ROCHAS METAMÓRFICAS MERGULHANTES PODEM EXISTIR CAMADAS COM BAIXÍSSIMA RESISTÊNCIA, ESPECIALMENTE DEVIDO ÀS MICAS.

APLICAÇÃO PRÁTICA DE ROCHAS METAMÓRFICAS

C) TÚNEL:

A ESTABILIDADE DOS TÚNEIS E O PROCESSO DE ESCORAMENTO E TRATAMENTO DEVERÃO OBEDECER A DIREÇÃO DO PLANO DE XISTOSIDADE E A COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA DO MACIÇO ROCHOSO.

AS OBSERVAÇÕES FEITAS PARA AS ROCHAS SEDIMENTARES SÃO TAMBÉM VÁLIDAS PARA AS ROCHAS METAMÓRFICAS EM OBRAS DE TÚNEIS.

VALE NOVAMENTE A RESSALVA: OS PLANOS DE XISTOSIDADE SÃO, EM GERAL, MENOS RESISTENTES QUE OS PLANOS DE ESTRATIFICAÇÃO.

D) BARRAGENS:

DE UMA MANEIRA GERAL, AS ROCHAS METAMÓRFICAS SÃO POUCO PERMEÁVEIS, APRESENTANDO ESPESSURAS DE SOLOS QUE JUSTIFICAM A OPÇÃO POR BARRAGENS HOMOGÊNEAS DE TERRA.

O GRANDE PROBLEMA É A ATITUDE DA XISTOSIDADE!

RESUMO DE IDENTIFICAÇÃO MACROSCÓPICA

DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ROCHAS

OS QUATRO GRUPOS APRESENTADOS SÃO DE ACORDO COM A GRANULAÇÃO E

TIPO DE ESTRUTURA.

DE ACORDO COM A GRANULAÇÃO:

FINÍSSIMA – não se consegue observar cristais

POUCO A MUITO GROSSEIRA – percebe-se cristais a olho nu

GRUPO I

ROCHAS COM ESTRUTURA MACIÇA. GRANULAÇÃO FINÍSSIMA. NÃO SE OBSERVAM

MINERAIS. SEM ORIENTAÇÃO PREFERENCIAL.

1. DUREZA: RISCÁVEL PELA UNHA

Descrição Composição Rocha Origem Odor característico, quando molhada (moringa). Macia ao tato. Não efervesce com HCl.

Argila Argilito Sedimentar

2. DUREZA: RISCÁVEL PELO AÇO

Descrição Composição Rocha Origem Cheiro de moringa quando molhada. Não efervesce com HCl

Mica (sericita) Quartzo

Ardósia Metamórfica

Odor de argila ausente ou fraco. Forte efervescência com HCl. Cores diversas

Calcita Calcário Sedimentar

Idem. Efervescente somente a quente. Dolomita Dolomito Sedimentar

3. DUREZA: NÃO RISCÁVEL, OU DIFICILMENTE, PELO AÇO

Descrição Composição Rocha Origem Muito duras. Sem odor característico de argila. Não efervesce com HCl.

Calcedônia Sílex Sedimentar

Densas. Não efervescem. Cores: pretas, verde-escura, marrom.

Feldspato e Piroxênio

Basalto Magmática

Claras: róseas, creme, branca. Maciça. Duras. Risca o vidro.

Quartzo Quartzito Metamórfica

GRUPO II

ROCHAS COM ESTRUTURA MACIÇA. GRANULAÇÃO MÉDIA A GROSSA. SÃO

OBSERVADOS CRISTAIS. SEM ORIENTAÇÃO PREFERENCIAL.

1. DUREZA: FACILMENTE RISCÁVEL PELO AÇO

Descrição Composição Rocha Origem Efervescem com HCl. Granulação fina a grossa. Cores diversas.

Calcita Calcário Sedimentar

(met.) Efervescem com HCl. Granulação fina a grossa. Cores diversas. Efervesce a quente.

Dolomita Dolomito Sedimentar

(met.)

2. DUREZA: DIFICILMENTE OU NÃO RISCÁVEL PELO AÇO

a) Textura eqüigranular (minerais com tamanho semelhante)

Descrição Composição Rocha Origem

Cores claras, em tons róseo e cinza. Quartzo comum. Granulação milimétrica.

Quartzo, Feldspatos e

Micas Granito Magmática

Cores claras, em tons róseo e cinza. Quartzo comum. Granulação finíssima.

Quartzo, Feldspatos e

Micas Aplito Magmática

Cores escuras. Granulação milimétrica. Feldspato e Piroxênio

(magnetita) Gabro Magmática

Cores escuras. Granulação ligeiramente menor. Feldspato e Piroxênio

(magnetita) Diabásio Magmática

Cor clara. Granulação milimétrica e superior. Nefelina e Feldspato (Fêmicos)

Nefelina-sienito

Magmática

Cores diversas, claras. Risca o vidro. Formada de fragmentos.

Quartzo Quartzito, Arenito

silicificado

Magmática (Sedimentar)

Cores escuras. Cor verde e preta. Anfibólios Anfibolito Metamórfica

b) Textura ineqüigranular (minerais de diferentes tamanhos)

Descrição Composição Rocha Origem

Cores claras Feldspato, Quartzo

(Mica) Granitos (ácidas) Magmática

Cores escuras Feldspato, Piroxênio Basaltos (Básicas) Magmática

Cores médias a escuras Feldspatos Fêmicos

(sem quartzo) Nefelina-sienitos

(Alcalina) Magmática

GRUPO III

ROCHAS ORIENTADAS EM PLANOS OU LINHAS.

1. CAUSADAS POR ESTRUTURA GNAISSICA OU XISTOSA

Descrição Composição

Rocha Origem

Cores claras. Granulação grossa a média. Grandes cristais de feldspato. Cores variadas. Riscável pelo aço. Minerais placóides de mica.

Quartzo, Feldspato (Fêmicos),

Micas

Gnaisse Metamórfica

Cores claras a média. Cor cinza-esverdeada. Tato macio de pote, quando molhada.

Quartzo e Sericita

Filito (xistos)

Metamórfica

Cores claras. Branca ou creme. Granulação média a finíssima. Divisibilidade em placas, às vezes boa. Risca o vidro. Às vezes, com micas.

Quartzo (Mica)

Quartzito (micáceo)

Metamórfica

Cor cinza, média a escura. Divisibilidade em placas. Micas Ardósia Metamórfica

GRUPO IV

ROCHAS COM CAMADAS PRÓXIMAS DA HORIZONTAL. ESTRATIFICADAS.

CLÁSTICAS. GRANULAÇÃO VARIÁVEL. FRIÁVEIS.

Descrição Composição Rocha Origem

Fragmentos ou seixos de tamanho maior que 2mm, semi-arredondados, cimentados por limonita, argila, etc.

Cascalho e material cimentante

Conglomerado Sedimentar

Fragmentos ou seixos de tamanho maior que 2mm, em fragmentos angulares, ligados por material cimentante.

Fragmentos e material cimentante

Brecha Sedimentar

Grãos semi-arrendondados, por vezes angu-losos, com tamanho entre 2mm e 0,1mm (visíveis a olho nu).Cor variada, às vezes estratificada, áspera ao tato.

Areia grossa Areia média

Arenito Sedimentar

Grãos semi-arrendondados, por vezes angu-losos, com grãos entre 0,1mm e 0,01mm, friáveis, ásperas ao tato, dificilmente distingüíveis a olho nu. Transição entre arenito e argilito.

Silte Siltito Sedimentar

Odor característico, quando molhada (moringa). Macia ao tato. Não efervesce com HCl. Cores diversas.

Argila Folhelho Sedimentar

Odor de argila ausente ou fraco. Forte efervescência com HCl. Cores diversas.

Calcita Calcário Sedimentar

Odor de argila ausente ou fraco. Efervescente somente a quente

Dolomita Dolomito Sedimentar

RESUMO PARA IDENTIFICAÇÃO MACROSCÓPICA DO TIPO DA ROCHA (principais características)

a) Rochas magmáticas

1. Estrutura maciça, compacta. 2. Dureza média a elevada. 3. No campo, a cor é relativamente homogênea.

b) Rochas sedimentares

1. Estrutura em camadas. 2. Dureza baixa. 3. No campo, a cor pode variar no sentido horizontal e vertical. 4. Estruturas sedimentares típicas: estratificação cruzada, marcas de ondas, de

animais, de chuva, do gelo, etc. Fósseis. c) Rochas metamórficas

1. Estrutura orientada. Paralelismo dos minerais. 2. Dureza média a elevada, com exceção das micáceas e carbonatadas. 3. No campo, a cor pode variar, como as sedimentares.

ROTEIRO PARA IDENTIFICAÇÃO DAS ROCHAS

1. Cor – deve ser referida, embora não seja muito importante; 2. Granulação – importante: 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 – classificam-se em: inalterada ou sã, ligeiramente, medianamente ou bastante alterada;

8. Outras observações – elementos como: eventual fratura, presença de vesículas, etc;

9. Tipo da rocha – Justificar; 10. Nome da rocha – Justificar.

PROPRIEDADES DAS ROCHAS

I – QUÍMICAS Composição química Reatividade Durabilidade II – FÍSICAS Cor Densidade Porosidade Permeabilidade Absorção Dureza Módulo de Elasticidade Coeficiente de Poisson III – GEOLÓGICAS Composição mineralógica Textura Estrutura Estado de alteração Fraturas Gênese IV - MECÂNICAS Resistência à compressão Resistência ao choque Resistência ao desgaste Resistência ao corte Resistência à britagem V - GEOTÉCNICAS Grau de alteração Grau de resistência à compressão simples Grau de consistência Grau de fraturamento

I. PROPRIEDADES QUÍMICAS

1. COMPOSIÇÃO QUÍMICA

• Por si só não é um elemento suficiente par definir uma rocha;

• A composição varia muito de uma amostra pra outra;

• Existem limites de erros permitidos nas diferentes dosagens.

2. REATIVIDADE

• Algumas rochas possuem elementos químicos capazes de reagir, como por exemplo, o silicato e a sílica mineral (reagem com álcalis do cimento Portland);

• Reações – cimento/agregado: provocam a deteriorização do concreto;

• Outros tipos: transformação do anidrito em gesso (túneis), dissolução dos carbonatos, lixiviação de rochas em obras hidráulicas, etc.

3. DURABILIDADE

• Resistência da rocha à ação do intemperismo;

• Julgamento é feito na prática pela preservação de monumentos antigos e por meio de ensaios.

II. PROPRIEDADES FÍSICAS

1. COR

• Fator de classificação fraco devido a grande variabilidade, até mesmo dentro de uma mesma jazida;

• Podem ser: monócronas (uma única coloração uniformemente distribuída) e polícronas (duas ou mais cores);

• Rochas compactas (sedimentares) → coloração devido a pigmentações ou difusão de grãos;

• Amarela, alaranjada ou vermelha → pigmentação de hidróxido de ferro;

• Cinzenta e preta → pigmentos carbonosos ou betuminosos;

• Verde → depende de compostos de ferro (sulfetos) e de níquel.

2. PESO ESPECÍFICO

• Depende do peso específico dos seus elementos constituintes e de sua porosidade;

• Determinado em laboratório:

- Peso específico aparente (d ou p.e.) = sa

0

WWW−

Onde: Wo = peso da amostra Ws = peso da amostra saturada Wa = peso da amostra dentro da água

- Peso específico real (d ou p.e.) = sa

0

WAWW

−−

Onde: A = Wa-Wo

• Fatores que influenciam na densidade das rochas:

a) Estado de alteração:

• reações químicas dos minerais densos em minerais menos densos;

• aumento de volumes desses minerais.

b) Porosidade e compacidade:

• rocha porosa com vazios isolados diminui a densidade real, enquanto que, se interligados, a densidade real será maior;

• rochas muito porosas são de baixa densidade;

• resistência à compressão cresce com a densidade;

• resistência ao desgaste cresce com a densidade;

• dificuldade de corte cresce com a densidade.

3. POROSIDADE

• É a propriedade das rochas em conter espaços vazios (relação entre o volume dos vazios e o volume total da rocha);

• Dependente de:

a) Tipo de rocha:

• sedimentares: grande volume de vazios dando-lhes maior porosidade mas, quanto cimentadas, a porosidade diminui;

• ígneas: extrusivas possuem maior porosidade que as intrusivas;

• metamórficas: baixa porosidade e varia com o grau de metamorfismo, sendo que, quanto mais intenso, mais porosa é a rocha.

b) Estado de alteração:

• tem influência através do fenômeno de lixiviação e dissolução;

• resistência à compressão diminui com a porosidade; • classificação: extremamente porosa (50%), muito porosa (10

a 30%), bastante porosa (5% a 10%), medianamente porosa (2,5% a 5%), pouco porosa (1 a 2,5%) e muito compacta (1%).

Rocha Porosidade (%)

Granito 0,5 a 1,5 Arenito 10 a 20 Calcário 5 a 12 Argila 45 a 50

4. PERMEABILIDADE

• Maior ou menor facilidade que a rocha oferece à percolação da água;

• Primária → existe desde a sua formação;

• Secundária → devido à lixiviação, dissolução de componentes mineralógicos, etc;

• Metamórficas possuem baixa permeabilidade e sedimentares, maior valor.

5. ABSORÇÃO

• É a propriedade na qual uma certa quantidade de líquido é capaz de ocupar os vazios de uma rocha, ou parte desses vazios;

• É dada por: 100xP

PPC

s

saa

−=

Sendo: Pa = peso após longa imersão

Ps = peso seco

6. DUREZA

• Resistência ao risco, dada pela escala de Mohs;

• Na prática:

a) riscável pela unha ou exageradamente fácil pelo canivete; b) riscável pelo canivete;

c) dificilmente ou não riscáveis pelo canivete.

7. MÓDULO DE ELASTICIDADE OU MÓDULO DE YOUNG

• Deformação elástica (a amostra tende a recuperar sua forma e tamanho originais) ou plástica ou irreversível (parte da deformação permanece);

• É dado por: unitária

unitária

deformaçãotensão

E = (Kg/cm2), aplicada a rochas

isotrópicas (mesmas propriedades elásticas em todas as direções);

• As propriedades elásticas normalmente é afetada pela anisotropia.

8. COEFICIENTE DE POISSON (ν )

• Relação entre as deformações transversais e longitudinais;

• É dado por: L

LB

B

∆

∆=ν

III. PROPRIEDADES MECÂNICAS

1. RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO

• Grande variabilidade de resultados;

• Para rochas estratificadas: compressão paralela e perpendicular ao leito de estratificação tanto no caso seco quanto saturado;

• Normalmente tem-se:

a) rochas de grãos finos, da mesma espécie que rochas de grãos grossos, possuem maior resistência à compressão;

b) quanto mais forte for o ligamento entre os cristais, maior a resistência à compressão;

c) as rochas silicificadas tem maior resistência;

d) os corpos de prova com compressão perpendicular aos planos de estratificação apresentam maior resistência à compressão.

• Tensão de ruptura dada por: médiaSP

Tr =

2. RESISTÊNCIA AO CHOQUE (Rc)

• Resistência ao impacto de um peso que cai de uma certa altura;

• Medida pelo produto do peso pela altura de queda que provoca a ruptura do corpo-de-prova;

• Importância quando a rocha for usada para pavimentação de estradas e aeroportos;

• Ensaio – Resistência ao Impacto Treton;

• É dado por: 100xpeso

pesopesoRc

inicial

finalinicial −=

3. RESISTÊNCIA AO DESGASTE

• Resistência ao desgaste por atrito mútuo → resistência da rocha sob a forma de agregado, quando submetida a atrito mútuo de seus fragmentos. Em alguns métodos são acrescentada esferas de ferro fundido ou aço. Conforme o tipo de máquina: resistência ao desgaste Los Angeles, Deval, etc;

• Resistência ao desgaste por abrasão → resistência da rocha quando submetida à abrasão de abrasivos especificados. Importância especial quando a rocha for empregada sob a forma de pavimentos. Método utilizado é o de resistência à abrasão Los Angeles;

• É dado por: 100xpeso

pesopesoRa

inicial

finalinicial −=

4. RESISTÊNCIA AO CORTE

• É a resistência de uma rocha se deixar cortar em superfícies lisas;

• Normalmente a resistência ao corte cresce com a dureza da rocha.

5. COMPORTAMENTO ANTE A BRITAGEM

• Propriedade da rocha em apresentar maior ou menor dificuldade de se fragmentar quando submetida à britagem;

• Fatores de influência: fissuramentos, leitos de estratificação, planos de xistosidade, estados de alteração, etc;

• Pedra britada para pavimentação deve possuir um mínimo de fragmentos lamelares e alongados.

IV. PROPRIEDADES GEOTÉCNICAS

1. GRAU DE ALTERAÇÃO

• São classificados em: praticamente sã, alterada e muito alterada;

• Tal classificação é muito subjetiva;

• Não está incluso na classificação a rocha extremamente alterada (considerada material de transição ou solo de alteração de rocha).

2. GRAU DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES

• São divididos em:

Grau de resistência à compressão simples

Rocha Resistência (kg/cm2) muito resistente > 1.200

resistente 1.200 – 600 pouco resistente 600 – 300

branda 300 – 100 muito branda < 100

3. GRAU DE CONSISTÊNCIA

• São baseados em características físicas: resistência ao impacto (tenacidade), resistência ao risco (dureza), friabilidade;

• São divididos em:

Grau de consistência

Rocha Características

muito consistente

• quebra com dificuldade ao golpe de martelo; • o fragmento possui bordas cortantes que resistem ao corte por lâmina de

aço; • superfície dificilmente riscada por lâmina de aço.

consistente

• quebra com relativa facilidade ao golpe do martelo; • o fragmento possui bordas cortantes que podem ser abatidas pelo corte

com lâmina de aço; • superfície riscável por lâmina de aço.

quebradiça • quebra facilmente ao golpe de martelo; • as bordas do fragmento podem ser quebradas pela pressão dos dedos; • a lâmina de aço provoca um sulco acentuado na superfície do fragmento.

friável • esfarela ao golpe do martelo; • desagrega sob pressão dos dedos.

4. GRAU DE FRATURAMENTO

• Apresentado em número de fraturas por metro linear ao longo de uma dada direção;

• São consideradas somente as “originais”.

Grau de Fraturamento

Rocha Número de fraturas por metro

ocasionalmente fraturada < 1 pouco fraturada 1 – 5

medianamente fraturada 6 – 10 muito fraturada 11 – 20

extremamente fraturada > 20 em fragmentos torrões ou pedaços de diversos tamanhos, caoticamente dispostos

5. CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA DA ROCHA

• Expresso pela reunião dos parâmetros anteriores.

Caracterização geotécnica da rocha Classificação petrográfica Grau de

alteração Grau de

resistência Grau de

consistência Grau de

fraturamento

Granito (muito alterado) (brando) (quebradiço) (medianamente

fraturado)

Xisto (praticamente são) (resistente) (consistente) (muito fraturado)

Arenito (alterado) (pouco resistente) (consistente) (ocasionalmente

fraturado)

ELEMENTOS SOBRE SOLOS 1. INTRODUÇÃO

A ação contínua do intemperismo tende a desintegrar e decompor as rochas, dando origem ao solo. Na maioria dos casos, as construções de engenharia são assentes sobre os solos e, muitas vezes, fogem ao caso as construções de túneis, barragens ou grandes pontes que exijam fundações em rocha firme.

2. TIPOS DE SOLOS

Conceito de solo: A ABNT (NBR 6502) define solo como “Material proveniente da decomposição das rochas pela ação de agentes físicos ou químicos, podendo ou não ter matéria orgânica”, ou simplesmente, produto da decomposição e desintegração da rocha pela ação de agentes atmosféricos.

De acordo com a origem: solo residual e solo transportado ou sedimentares

2.1 SOLOS RESIDUAIS

• São originados do processo de intemperização (decomposição) de rochas pré-existentes, no qual ele se encontra sobre a rocha que lhe deu origem;

• Para que eles ocorram é necessário que a velocidade de decomposição (temperatura, regime de chuvas e vegetação) da rocha seja maior do que a velocidade de remoção por agentes externos;

• Regiões tropicais favorecem a degradação da rocha mais rápida, sendo comum a sua ocorrência no Brasil;

• Composição depende do tipo e da composição mineralógica da rocha matriz;

• Solo residual maduro – é mais homogêneo e não apresenta nenhuma relação com a rocha mãe;

• Solo residual jovem – apresenta boa quantidade de material que pode ser classificado como pedregulho (# > 4,8 mm). São bastante irregulares quanto à resistência, coloração, permeabilidade e compressibilidade (intensidade do processo de alteração não é igual em todos os pontos).

• Solo saprolítico – guarda características da rocha sã e tem basicamente os mesmos minerais, porém sua resistência já se encontra bastante reduzida. Pode ser caracterizado como uma matriz de solo envolvendo grandes pedaços de rocha altamente alterada, apresenta pequena resistência ao manuseio;

• Solo de alteração de rocha – preserva parte da estrutura e de seus minerais, porém com dureza inferior à da rocha matriz, em geral muito fraturada permitindo grande fluxo de água através das descontinuidades;

• Rocha sã – ocorre em profundidade e mantém as características originais, ou seja, inalterada;

• As espessuras das faixas são variáveis e dependem das condições climáticas e do tipo de rocha.

2.1 SOLOS TRANSPORTADOS OU SEDIMENTARES

• Formam geralmente depósitos mais inconsolidados e fofos que os residuais, e com profundidade variável;

• O solo residual é mais homogêneo do que o transportado no modo de ocorrer.

a) SOLOS DE ALUVIÃO

• São transportados e arrastados pela água; • Sua constituição depende da velocidade das águas no momento

de deposição, sendo encontrado próximo às cabeceiras material mais grosseiro e o material mais fino (argila) são carregados a maiores distâncias;

• Existem aluviões essencialmente arenosos, bem como aluviões muito argilosos, comuns nas várzeas dos córregos e rios;

• Estes solos apresentam baixa capacidade de suporte (resistência), elevada compressibilidade e são susceptíveis à erosão;

• Apresentam duas formas distintas: terraços (ao longo do próprio vale do rio) e planícies de inundação (forma depósitos mais extensos);

• São fontes de materiais de construção, mas péssimos materiais de fundação.

b) SOLOS ORGÂNICOS

• Formados em áreas de topografia bem caracterizada (bacias e depressões continentais, nas baixadas marginais dos rios e baixadas litorâneas);

• Mistura do material transportado com quantidades variáveis de matéria orgânica decomposta;

• Normalmente são identificados pela cor escura, cheiro forte e granulometria fina;

• 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, que se chama turfa. Provavelmente este é pior tipo de solo para os propósitos do engenheiro geotécnico.

c) SOLOS COLUVIAIS (ou depósito de tálus)

• O transporte se deve exclusivamente à gravidade e o solo formado possui grande heterogeneidade;

• São de ocorrência localizada, geralmente ao pé de elevações e encostas, provenientes de antigos escorregamentos;

• Apresentam boa resistência, porém elevada permeabilidade; • Sua composição depende do tipo de rocha existente nas partes

elevadas; • Colúvio: material predominantemente fino; • Tálus: material predominantemente grosseiro.

d) SOLOS EÓLICOS

• Formados pela ação do vento e os grãos dos solos possuem forma arredondada;

• É o mais seletivo tipo de transporte de partículas de solo; • Não são muito comuns no Brasil, destacando-se somente os

depósitos ao longo do litoral.

3. PROPRIEDADES GERAIS DOS SOLOS

Devem ser consultados livros sobre “Mecânica dos Solos”

3.1 ÍNDICES FÍSICOS

SOLO = SÓLIDOS + VAZIOS = SÓLIDOS + ÁGUA + AR

Índices físicos são relações entre pesos, entre volumes e entre pesos e volumes das 3 fases que compõem o solo e servem para identificar o estado em que o solo se encontra.

a) Porosidade (n)

( )%VtVv

n = → varia de 0 a 1

b) Índice de vazios (e)

VsVv

e = → varia de 0 a ∞

c) Grau de saturação (Sr)

( )%VvVw

Sr = → varia de 0 a 1

d) Umidade natural (w)

( )%PsPw

w =

e) Peso específico (γ) em t/m3 ou g/cm3

VvVsPwPs

VtPt

++

==γ

• Peso específico natural do solo: VtPt

n =γ

• Peso específico dos grãos sólidos: VsPs

s =γ=δ

• Peso específico da água: VwPw

w =γ

3.2 FORMAS DAS PARTÍCULAS

a) Esferoidais

Dimensões aproximadas em todas as direções, podendo ser angulosas (com arestas vivas) ou polidas. Ex.: pedregulhos, areias e a maioria dos siltes

b) Lamelares

Há predomínio de duas dimensões sobre a terceira (partículas em forma de placas). Ex.: Solos de constituição granulométrica mais fina

c) Fibrilares

Há predomínio de uma dimensão sobre as outras duas (forma de fibra). Ex.: Solos orgânicos (turfosos)

4. CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA DE SOLOS

4.1 TAMANHO DAS PARTÍCULAS

a) Pedregulhos: encontrados nas margens dos rios e em depressões preenchidas por materiais transportados pelos rios.

b) Areias: grossas, médias e finas.

c) Siltes: granulação fina, pouca ou nenhuma plasticidade e baixa resistência quando seco.

d) Argilas: apresenta capacidade de se deformar sem apresentar variações volumétricas e elevada resistência quando seca.

Descrição Diâmetro da partícula

Argila < 0,005 mm

Silte 0,005 mm a 0,05 mm

Areia fina 0,05 mm a 0,42 mm

Areia Média 0,42 mm a 2,0 mm

Areia Grossa 2,0 mm a 4,8 mm

Pedregulho 4,8 mm a 7,6 cm

Pedra 7,6 cm a 25,0 cm

Matacão 25,0 cm a 1,0 m

* Diâmetros definidos pela norma da ABNT

4.2 ANÁLISE GRANULOMÉTRICA

Objetivo: determinar a dimensão dos grãos (textura) que constituem um solo e a porcentagem do peso total representada pelos grãos em vários intervalos de tamanho.

Diâmetro efetivo (Def ou D10): é o diâmetro tal que apenas 10% das partículas do solo, em peso, tem diâmetros menores do que ele. Sua importância está no fato de que as partículas mais finas são as que têm maior efeito no comportamento do solo.

Coeficiente de uniformidade (Cu): É a razão entre os diâmetros correspondentes a 60% e 10% tomados da curva granulométrica.

10

60

DD

Cu = ⇒ Na realidade, esta relação indica a “falta de uniformidade”,

pois seu valor diminui ao ser mais uniforme o material. Se Du = 1 (solo absolutamente uniforme) - corresponde a uma curva granulométrica vertical; quanto maior Du, mais desuniforme ou mais bem graduado é o solo.

Cu < 5 ⇒ solo muito uniforme 5 < Cu < 15 ⇒ desuniformidade média

Cu > 15 ⇒ desuniforme

5. REPRESENTAÇÃO GRANULOMÉTRICA DOS SOLOS

6. ENSAIOS DE SIMPLES CARACTERIZAÇÃO

Consistem na determinação da umidade natural, limites de Atterberg (ou de consistência) e granulometria de um solo.

6.1 UMIDADE NATURAL

Realizado no laboratório pesando-se uma cápsula contendo 50 g de amostra de solo (P1), coloca-se na estufa a 105ºC durante tempo necessário para evaporação da água. Retira-se da estufa e pesa-se novamente (P2).

%100xPPPP

h32

21

−−

= , sendo P3 = peso da cápsula

6.2 GRANULOMETRIA

Ensaio granulométrico – curva granulométrica

Peneiramento e Sedimentação

6.3 PLASTICIDADE

Plasticidade: propriedade que o solo possui de ser submetido a grandes deformações sem sofrer ruptura ou fissuramento. Isto ocorre porque, a forma lamelar das partículas permite um deslocamento relativo entre elas, sem necessidade de variação de volume. É um estado de consistência circunstancial, que depende do teor de umidade do solo.

• Estado líquido: o solo se apresenta como um fluido denso (flui entre os dedos); não possui resistência ao cisalhamento.

• Estado plástico: o solo apresenta comportamento plástico, podendo sofrer grandes deformações sem apresentar rupturas ou fissuramento; perde a capacidade de fluir, adquirindo uma certa resistência ao cisalhamento.

• Estado semi-sólido: o solo mostra-se quebradiço ao ser deformado, não apresentando mais comportamento plástico.

• Estado sólido: o solo não sofre mais redução de volume com o processo de secagem, deixando, portanto de ser saturado. Ou simplesmente, o volume do solo não varia por variações em sua umidade.

• Índice de plasticidade: IP = LL – LP ⇒ fisicamente representaria a quantidade de água que seria necessário acrescentar a um solo para que ele passasse do estado plástico ao líquido.

1 < IP < 7 ⇒ fracamente plástico 7 < IP < 15 ⇒ medianamente plástico

15 < IP ⇒ altamente plástico

• Índice de consistência: LPLLwLL

IC−−

= ⇒ busca situar o teor de umidade

do solo no intervalo de interesse para a utilização na prática. Não representa com fidelidade os valores reais.

IC < 0 ⇒ argila muito mole 0 < IC < 0,5 ⇒ argila mole

0,5 < IC < 0,75 ⇒ argila média 0,75 < IC < 1,0 ⇒ argila rija

1,0 < IC ⇒ argila dura

7. TABELA RESUMIDA PARA IDENTIFICAÇÃO DO SOLO NO CAMPO

Tipos de solos Propriedades

Arenosos Siltosos Argilosos Turfosos

Granulação grossa

(olho nu) fina

(tato) muito fina fibrosa

Plasticidade nenhuma pouca grande pouco a média Compressibilidade

(carga estática) pouca média grande muito grande

Coesão nenhuma média grande pouca Resistência do solo

seco nenhuma média grande pouca a média

Resumo para identificação

tato e visual

1. tato 2. seco, esfarela 3. seco, desgrega

quando submerso

1. tato 2. plásticos se

molhados 3. seco não

desagrega

1. cor preta 2. plásticos se

molhado; fibroso

UTILIZAÇÃO DE SOLOS E ROCHAS COMO MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

1. INTRODUÇÃO

Os materiais rochosos na forma granular são denominados de agregados. Estes materiais devem possuir dimensões e propriedades adequadas para o seu uso em construção civil.

Três fatores básicos para utilização:

a) Qualidade do material: durabilidade, resistência e baixo custo;

b) Volume de material útil;

c) Transporte, ou seja, a localização geográfica da jazida.

2. EXPLORAÇÃO DE ROCHAS PARA CONSTRUÇÃO

a) Afloramento: é a emergência de uma rocha à superfície da terra;

b) Ocorrência: é toda a presença de rocha suscetível de fornecer material para as finalidades visadas;

c) Jazidas: é toda ocorrência economicamente explorável;

d) Pedreira: é toda ocorrência de rocha em exploração industrial.

3. QUALIDADES EXIGIDAS NAS ROCHAS

Em geral, a falta de homogeneidade é indício de má qualidade.

3.1 Resistência mecânica: é a capacidade de suportar a ação das cargas aplicadas sem entrar em colapso;

3.2 Durabilidade: é a capacidade de manter suas propriedades físicas e mecânicas com o decorrer do tempo e sob ação de agentes agressivos;

3.3 Trabalhabilidade: é a capacidade de ser afeiçoada com o mínimo de esforço;

3.4 Estética: é a aparência da pedra para fins de revestimento ou acabamento.

4. PROPRIEDADES FÍSICAS

4.1 Absorção: é a capacidade dos vazios da rocha (total ou parcial) de serem preenchidos por uma certa quantidade de líquido (absorvido por capilaridade).

( )osec

osecsaturado

osec

água

pesopesopeso

peso

pesoi

−==

4.2 Peso específico aparente: é a relação entre o peso de um fragmento seco e seu volume.

( )submersoosec

osecosecas pesopeso

pesovolumepeso

−==γ

4.3 Porosidade: porosidade elevada em rochas normalmente fechadas (ígneas) pode indicar má qualidade. Quanto maior porosidade, maior absorção percentual de água, menor resistência.

100xvolumevolume

total

vazios=η

Classificação da porosidade e índice de vazios em rochas duras e moles

Classe Índice de vazios Porosidade (%) Termo

1 maior que 0,43 maior que 30 muito alta

2 0,43 a 0,18 30 – 15 alta

3 0,18 a 0,05 15 – 5 média

4 0,05 a 0,01 5 – 1 baixa

5 menor que 0,01 menor que 1 muito baixa

4.4 Condutibilidade e dilatação térmicas: a primeira é a capacidade que a rocha possui de absorver calor, sendo geralmente pequena; e a segunda, mede quanto uma rocha se dilata por aumento de temperatura, e é dado por:

TL

L

T ∆

∆=

∆ε

=λ

4.5 Dilatação por embebição: é dada pela variação no comprimento da amostra entre as situações seca e saturada.

LL∆

=ε

4.6 Dureza: é avaliada pela maior ou menor facilidade com que ela pode ser serrada ou polida.

4.7 Aderência: maior ou menor aptidão da rocha em deixar-se ligar por uma argamassa. A fratura e a porosidade influem nesta propriedade.

4.8 Forma: dos fragmentos obtido na britagem poderá traduzir sua maior ou menor resistência e trabalhabilidade quando utilizado na construção civil.

Pode ser classificada como cúbica, alongada, lamelar e quadrática.

5. PROPRIEDADES MECÂNICAS

5.1 Resistência à compressão simples: é determinada medindo-se a carga de ruptura de uma amostra, isenta de falhas e defeitos.

Classificação da resistência para rochas

Classe Resistência (MPa) Termo

1 1,5* – 15 fraca

2 15 – 50** moderadamente forte

3 50 – 120 forte

4 120 – 230 muito forte

5 maior que 230 extremamente forte

* Quando < 1,5 MPa – solos duros e assim devem ser ensaiados ** Rochas brandas – mais fracas que 50 MPa; rochas duras – mais resistentes que 50 MPa

5.2 Resistência à tração: é medida pela tensão aplicada no momento da ruptura

por tração, dada por: AF

T0 =

5.3 Resistência ao cisalhamento: é medida pela tensão de cisalhamento máxima

necessária à ruptura do corpo de prova dividida pela área, dada por: AF

=τ

5.4 Resistência ao desgaste: mostra o comportamento da rocha quando submetida à abrasão de outros corpos ou ao atrito mútuo.

5.5 Resistência à abrasão Los Angeles: é definida pelo desgaste sofrido pelo agregado quando colocado na máquina Los Angeles juntamente com uma carga abrasiva.

( )100x

pesopesopeso

Abinicial

finalinicial −=

5.6 Resistência ao choque: é a resistência que uma rocha oferece ao impacto de um peso que cai de uma certa altura.

5.7 Resistência à britabilidade e esmagamento: mostra o comportamento do material rochoso quanto a sua fragmentação.

5.8 Módulo de elasticidade ou de Young: é a relação entre a pressão ou tensão, σ, aplicada no corpo e a deformação linear, ε; representa a maior ou menor capacidade que o corpo tem de sofrer deformações e voltar a sua forma original.

5.9 Coeficiente de Poisson: finalidade de mostrar a relação entre as deformações transversais e longitudinais da rocha quando submetida a esforços de compressão.

LlX

x

∆

∆=υ

5.10 Deformabilidade: quando frágil, muito baixa deformabilidade; dútil, deformabilidade baixa; rastejo plástico, muito alta deformabilidade.

Deformabilidade de rochas duras e moles em termos de módulo de deformação D

Classe Deformabilidade (MPa) Termo

1 menos que 5 muito alta

2 5 – 15 alta

3 15 – 35 moderada

4 35 – 60 baixa

5 mais que 60 muito baixa

6. PROPRIEDADES QUÍMICAS

6.1 Reação álcali-agregado: reação de alguns minerais com os álcalis livres do cimento portland provoca uma expansão após a pega do concreto.

6.2 Adesividade: é a qualidade que o agregado deve possuir de se deixar recobrir por uma película betuminosa, a qual deve resistir à ação da água, sem se romper. Podem ser classificados em hidrofílicos (má) e hidrofóbicos (boa).

7. AGREGADOS E BLOCOS DE PEDRA

O grande volume de rochas utilizados na construção civil é constituídos por fragmentos irregulares. Logo, estes materiais devem satisfazer às exigências de resistência mecânica, durabilidade e de alguma trabalhabilidade, não importando a estética.

7.1 Modalidade em que o material é oferecido e usado.

• Agregado – material natural de propriedades adequadas ou obtido por fragmentação artificial de pedra.

Dimensões: miúdo (0,075 e 4,8 mm) e graúdo (4,8 a 100 mm)

• Pedra britada ou brita – proveniente do britamento de pedra.

Dimensões: 4,8 e 100 mm. Classificação da brita de acordo com as dimensões nominais (ABNT – NBR 7225)

• Pedrisco – dimensões: 0,075 a 4,8mm.

• Pó de pedra ou filer – dimensão inferior a 0,075mm.

• Pedregulho – é o material natural inerte, de forma arredondada.

Dimensões: entre 2,0 e 100 mm.

• Areia – é o material natural

Dimensões: entre 0,075 e 2,0 mm.

Areia Tamanho (mm)

Grossa > 1,2

Média 1,2 – 0,42

Fina < 0,42

• Bloco de pedra – é a pedra angulosa, em geral, obtida por fragmentação artificial

Dimensão: > que 10 cm.

• Matacão – é a pedra arredondada

Dimensão: > que 10 cm.

• Pedra amarroada (de mão) – é a pedra bruta.

7.2 Lastro de vias férreas e pavimentos

Usada como brita em tamanhos progressivos de baixo para cima, sobre o solo.

Função: suportar dormentes, distribuir as cargas das rodas, constituir um meio de drenagem da água sob os dormentes, constituir como um meio para aplainamento da pista, permitir que os trilhos movam verticalmente sob as cargas aplicadas repentinamente, reduzir os efeitos dos impactos, retardar ou evitar o crescimento dos vegetais.

• Pedra britada – pavimentos das estradas, na base, no macadame hidráulico, no revestimento betuminoso e de concreto de cimento.

• Paralelepípedos e pedras irregulares – calçamento de ruas ou estradas.

Pedra britada Tamanho nominal (mm)

Número Mínimo Máximo

1 4,8 12,5

2 12,5 25

3 25 50

4 50 76

5 76 100

7.3 Enrocamentos e filtros

• Enrocamentos – é o acúmulo de fragmentos de rocha, com função de constituir o corpo de uma obra, formar uma proteção contra a erosão.

Solicitações:

1. Forças mecânicas de elevada compressão devido a cargas pontuais, forças de descompressão de tensões pontuais, atrito;

2. Ação da intempérie acima da zona de saturação por umidecimento e secagem, variação da temperatura, ação de sais em obras marinhas.

Propriedades exigidas: resistência à compressão, resistência à tração, resistência ao desgaste e resistência ao intemperismo.

Ensaios recomendados: compressão simples, tração (diamentral, flexão ou puntual), abrasão a Los Angeles, avaliação da alteração e alterabilidade.

• Filtros – função de permitir a passagem da água e impedir a passagem de partículas finas. Normalmente construídos com areia limpa.

Solicitações:

1. Atrito, abrasão e impacto, na fase de execução, e à compressão, conforme a sua posição num enrocamento ou aterro maior;

2. Possíveis reações químicas.

Propriedades exigidas: resistência à compressão, resistência à abrasão e insolubilidade.

Ensaios recomendados: análise petrográfica, resistência à compressão e resistência à abrasão.

7.4 Concreto

A brita ou pedras maiores constitui o maior volume do concreto.

Funções do agregado no concreto:

1. Contribuir com grãos capazes de resistir aos esforços solicitantes;

2. Desgaste e ação de intempéries;

3. Reduzir as variações de volume de qualquer natureza;

4. Contribuir para a redução do custo do concreto.

Solicitações:

1. Atrito e impacto durante a preparação do concreto;

2. Compressão e tração solidariamente à estrutura do concreto;

3. Possível reação com álcalis do cimento;

4. Ação do intemperismo.

Propriedades exigidas: resistência à compressão simples, resistência à tração, resistência ao desgaste, não reatividade, resistência ao intemperismo e trabalhabilidade.

Ensaios recomendados: compressão axial, tração, análise petrográfica para minerais reativos ou ensaios de reatividade, forma, análise das impurezas (torrões de argila, materiais carbonosos, material pulverulento, impurezas orgânicas, presença de mica e de sulfato), avaliação da alteração, alterabilidade.

8. PEDRA DE CANTARIA, REVESTIMENTO E CALÇAMENTO

• Pedras de cantaria – é a pedra que, tendo sido afeiçoada manualmente, com o uso de ferramentas adequadas, apresenta-se pronta para ser utilizada em construções e equipamentos. Atua ora como elemento estrutural, ora como ornamentação e, muitas vezes, atende às duas funções (fazer parte da estrutura da obra e, portanto receber os esforços; e embelezar).

Utilização – meio-fio, pórticos, parapeitos de janelas, balcões, paredes, muros, blocos esculpidos em catedrais, palácios, etc.

• Pedra de revestimento – embelezar e proteger a superfície.

• Pedra de calçamento – paralelepípedos e pedras irregulares, sendo menos exigentes quanto à estética.

Obtenção:

1. Pedras de cantarias, de revestimento e de calçamento – artesanalmente, evitando explosivos.

2. Blocos de matacões – cortados em tamanhos desejados, através de pontaletes e cunhas ou utilizando-se explosivos.

3. Rochas maciças (granitos e mármores) – extraídos em grandes blocos e, posteriormente, são talhados ou fatiados com serras usando ferro, areia e água.

Solicitações:

1. Intemperismo (umedecimento e secagem, variação térmica, ação química da água da chuva);

2. Ataque químico por substâncias de limpeza;

3. Flexão (durante seu afeiçoamento e colocação);

4. Desgaste (dependendo de seu uso, como pias, escadas, etc).

Propriedades exigidas: beleza (cor), sanidade, resistência ao intemperismo, resistência à ação dos ácidos, trabalhabilidade, resistência à tração (flexão), resistência ao desgaste, homogeneidade, ausência de fissuras, dureza, baixa absorção, baixa porosidade e impermeabilidade, resistência ao calor.

Ensaios recomendados: análise petrográfica, avaliação da alteração e alterabilidade, resistência à compressão e coeficiente de amolecimento, resistência à flexão, resistência ao desgaste, absorção, porosidade e permeabilidade, peso específico.

9. APLICAÇÃO DAS ARGILAS E AREIAS

• Argilas

Apresentam plasticidade, quando molhadas e rigidez, depois de submetidas a aquecimento adequado.

Aplicações: cerâmica, núcleo impermeável de barragens, inseticidas, borracha, papel, lama para perfuração de petróleo, etc.

• Areias

Aplicações:

ü Obras civis: feitura de concreto, material filtrante na construção de drenos de estradas e de barragens (extraídos dos rios);

ü Indústria: fabricação do vidro e preparo de moldes para fundição (retiradas das praias).

ESTRUTURAS GEOLÓGICAS 1. INTRODUÇÃO

Forma e posicionamento dos corpos rochosos → estruturas geológicas e são representadas por dobras, falhas, fraturas, xistosidade e acamamento das rochas sedimentares e provocam zonas de fraqueza ou ruptura.

2. DEFORMAÇÕES DAS ROCHAS

Definição de deformação: qualquer variação da forma e/ou de volume quando sujeita à ação de pressões, tensões, variações de temperatura, etc. Podem ser elásticas, plásticas ou por ruptura (ou fratura).

Normalmente, as variações de temperatura causam deformação elástica, e as dobras, falhas, fraturas causam deformações plásticas e de ruptura.

2.1 ZONAS DE PLASTICIDADE E DE FRATURA

• Plasticidade: mudança gradual na forma e na estrutura interna de uma rocha efetuada por reajuste químico e por fraturas microscópicas, enquanto a rocha permanece rígida (não produz fusão);

• Zona de plasticidade: a grande profundidade, dando origem às dobras, estruturas gnáissicas, xistosas, etc;

• Zona de fratura: próxima à superfície, produzindo fraturas, falhas e fendas.

2.2 ROCHAS COMPETENTES E INCOMPETENTES

• Competentes: possuem maior facilidade de se dobrarem e transmitirem os esforços recebidos, tais como os folhelhos e calcários;

• Incompetentes: possuem maior tendência de se fraturarem, tais como as rochas arenosas.

3. ATITUDE DOS PLANOS ESTRUTURAIS (direção + mergulho)

• Direção: é a orientação em relação ao norte, da linha resultante da interseção do plano da camada com o plano horizontal;

• Mergulho: é o ângulo diedro formado pelo plano da camada com o plano horizontal, tomado perpendicularmente a sua direção. Exemplo: camadas horizontais apresentam um mergulho de 00.

4. DOBRAS

São ondulações, convexidade ou concavidades, que aparecem em rochas originalmente planas, com amplitudes variando de cm a centenas de km. Ex.: Cordilheira do Himalaia.

4.1 CAUSAS DOS DOBRAMENTOS: QUANTO À ORIGEM:

a) Tectônicas: resultam de movimentos da crosta terrestre;

b) Atectônicas: resultante de movimentos localizados (deslizamentos, acomodações, escorregamentos, etc) sob influência da gravidade e na superfície terrestre. São de âmbito local e inexpressivas.

4.2 PARTES DE UMA DOBRA

a) Plano ou superfície axial: é o plano ou superfície imaginária que divide uma dobra em duas partes similares, que pode, ou não, ser simétricas. Podem ser vertical, inclinado ou horizontal;

b) Eixo axial ou charneira: é a interseção da superfície axial com qualquer camada ou é a linha em torno do qual se dá o dobramento. O ângulo que esta linha forma com a horizontal é o mergulho ou inclinação da dobra;

c) Flancos ou limbos: são os dois lados da dobra;

d) Crista: é a linha resultante da ligação dos pontos mais elevados de uma dobra, podendo ou não coincidir com o eixo da mesma;

e) Plano da crista: é o plano que, numa dobra, passa por todas as cristas.

4.3 TERMINOLOGIA GERAL DAS DOBRAS: ASPECTO GEOMÉTRICO

a) Antiforma: convexidade voltada para cima;

b) Sinforma: convexidade voltada para baixo.

4.4 TIPOS DE DOBRAS

a) Anticlinal: é a dobra alongada, na qual os flancos abrem-se para baixo e a convexidade está voltada para o alto, podendo ser simétrica ou não;

Anticlinal simétrica

Anticlinal assimétrica

b) Sinclinal: é a dobra alongada, cujos flancos abrem-se para cima e a convexidade está voltada para baixo, podendo ser simétrica ou não;

Sinclinal simétrica

Sinclinal assimétrica

c) Simétrica: é a dobra em que os dois flancos possuem o mesmo ângulo de mergulho;

Simétrica – caracteriza-se por possuir o plano axial vertical

d) Assimétrica: os flancos mergulham com diferentes ângulos;

Assimétrica – o plano axial vertical está fora da vertical

e) Deitada: é a dobra em que o plano axial é essencialmente horizontal;

Deitada – o plano axial é horizontal

f) Isoclinal: os dois flancos mergulham a ângulos iguais na mesma direção. Podem ser: simétrico ou vertical, inclinado e recumbente.

g) Em leque: representada por dois flancos revirados;

h) Homoclinal: um grupo de camadas que apresentam um mergulho regular,

segundo uma mesma direção;

i) Monoclinal ou flexão: é a dobra em que se dá o encurvamento de apenas uma parte das camadas, permanecendo as demais na sua posição original;

j) Domo: é uma estrutura ampla, com convexidade voltada para cima, onde as

camadas mergulham em todas as direções, de maneira mais ou menos igual, a partir de um centro comum;

k) Bacia estrutural ou tectônica: é uma dobra ampla cuja convexidade aponta

para baixo, sendo que as camadas mergulham de todas as direções para um centro comum.

4.5 RECONHECIMENTO DE DOBRAS

5. FALHAS

São rupturas e deslocamentos ao longo de um plano, e pelo qual as paredes opostas se movem uma em relação à outra, com dimensões que variam de mm até dezenas de km. Sua atitude ou posição é dada pela direção e mergulho. Ex: Falha de San Andreas

5.1 ELEMENTOS DE UMA FALHA

a) Plano de falha: é a superfície ao longo do qual se deu o deslocamento;

b) Zona ou espelho de falha: é uma faixa que acompanha o plano de falha, representada por um fraturamento ou esmigalhamento mais intenso das rochas;

c) Linha de falha: é a linha formada pela interseção do plano de falha com a topografia;

d) Rejeito: é a medida do deslizamento linear resultante do movimento que ocasionou a falha;

• Rejeito vertical (D – C): é o afastamento vertical de pontos contíguos, medido em um plano perpendicular

à direção do plano de falha. • Rejeito horizontal (A – D): é o afastamento de pontos contíguos, medido horizontalmente em um plano

perpendicular à direção do plano de falha. • Rejeito direcional (C – A’): é o afastamento de pontos contíguos, medido paralelamente à direção do

plano de falha. • Rejeito total (A – A’): é o afastamento de pontos contíguos, medido no plano de falha. • Rejeito de mergulho (B – A’): é o afastamento de pontos contíguos, medido paralelamente à direção de

mergulho do plano de falha.

e) Capa ou teto: é o bloco que fica acima do plano de falha (inclinado); f) Lapa ou muro: é o bloco que fica abaixo do plano de falha (inclinado).

5.2 TIPOS DE FALHA

a) Baseado no movimento aparente

• Falha normal ou direta: capa ou teto se movimenta para baixo em relação à lapa ou muro;

• Falha inversa: capa ou teto se movimenta para cima em relação à lapa ou

muro;

• “Graben”: bloco afundado entre duas falhas; • “Horst”: bloco que se ergueu entre duas falhas.

Horst e Graben – representados pela elevação e depressão, respectivamente.

b) Baseado na classificação genética

• De empurrão: teto sobe realmente em relação ao muro, havendo compressão horizontal;

• De gravidade: teto desce em relação ao muro, ocasionando alívio de pressão na horizontal e o bloco cai por gravidade;

• De rejeito direcional ou falhas transcorrentes: movimento dominante na horizontal, através de compressão e alívio de tensões.

5.3 RECONHECIMENTO DE FALHAS

Observações de escarpas e espelhos de falha, problemas de erosão, fotografias aéreas, amostras de sondagens.

6. FRATURAS

É uma deformação por ruptura. É um plano que separa em duas partes um bloco de rocha ou de uma camada, e ao longo do qual não se deu deslocamento. O espaçamento entre elas pode ser de cm a metros. Podem ser abertas ou fechadas, com ou sem preenchimento (pode ou não favorecer na recuperação da coesão entre os blocos). A atitude e o espaçamento é importante para a qualificação do maciço, e representam o enfraquecimento.

6.1 NOMENCLATURA

a) Diáclase: fraturas ou rupturas de causas tectônicas;

b) Junta: fraturas cuja origem é a contração por resfriamento.

6.2 TIPOS

a) Diáclases originadas por esforços de compressão: provocadas por esforços tectônicos, e são caracterizados por superfícies planas e ocorrem na forma de sistemas, cortando-se em ângulos. Comuns em anticlinais e sinclinais;

b) Diáclases de tensão: são formadas perpendicularmente às forças que tendem a puxar opostamente um bloco rochoso e, em geral, apresentam superfícies não muito planas. Quanto à origem:

• Tectônica: freqüente nos anticlinais e sinclinais; • Contração: caracterizados por vários sistemas entrecruzados;

7. OROGÊNESE

Conjunto de fenômenos vulcânicos, erosivos e diastróficos (conjunto de movimentos tangenciais, verticais que acarretam na superfície terrestre o aparecimento de dobras e falhas) que levam à formação de montanhas (elevações superiores a 300 m sobre o terreno circundante).

7.1 MONTANHAS DE ORIGEM VULCÂNICA

São formadas pelo acúmulo de material expulso, provenientes de partes profundas da crosta terrestre. Às vezes predominam larvas (vulcões havaianos), outras vezes o material piroclástico (Paracutin) e, finalmente, ambos associados (Vesúvio). Têm forma cônica, com o material acumulando-se em torno da cratera.

Outros exemplos: Etna (Itália) e Aconcágua (Cordilheira dos Andes).

7.2 MONTANHAS DE ORIGEM EROSIVA

a) Isoladas pela erosão: são restos de camadas horizontais que ficaram

isoladas pelos efeitos da erosão. Quando possuem o topo plano são chamadas de mesas.

b) Nos divisores de água: formadas devido à erosão fluvial.

c) Erosões diferenciais: formadas quando as rochas mais fracas são destruídas, restando as rochas duras que se sobressaem no relevo.

Exemplos: Serra Geral do Rio Grande do Sul e parte de Santa Catarina

7.3 MONTANHAS DE ORIGEM TECTÔNICA

Formam as grandes cadeias de montanhas e se originam por dobramentos, falhas ou ambos.

Exemplos por falhamentos: Serra do Mar

As montanhas formadas por dobramentos constituem as maiores cordilheiras.

Exemplos por dobramentos: Alpes, Himalaia, Andes e Montanhas Rochosas.

INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO 1. OBJETIVO

Esclarecer as condições geológicas da subsuperfície e seus elementos estruturais.

2. MÉTODOS

São classificados em: indiretos (ou geofísicos) e diretos (mecânicos).

A importância de se conhecer estes métodos está ligada basicamente à avaliação do que cada método pode fornecer. São em número muito variados, porém em geologia de engenharia ficam reduzidos a um número não muito grande. 3. MÉTODOS INDIRETOS OU GEOFÍSICOS

Definição: fornecer os valores de alguma propriedade física permitindo detectar a posição e algumas propriedades de interesse geotécnico dos corpos rochosos. Constituem a Geofísica Aplicada – ciência que tem por objetivo definir os tipos de rochas e as estruturas geológicas presentes no subsolo para fins de projeto de engenharia civil.

3.1 CAMPOS DE APLICAÇÃO

• Exploração de petróleo (métodos gravimétricos e sísmicos); • Prospecção de minérios (métodos elétricos, magnéticos e radioativos); • Estudos para prospecção de água subterrânea e investigações em projeto

de engenharia civil (métodos da resistividade elétrica e sísmico).

3.2 PROCEDIMENTOS

• Medir na superfície do terreno campos de força, de acordo com o método usado, com o objetivo de detectar possíveis anomalias nesses campos;

• Predizer a configuração dos materiais e das estruturas geológicas subterrâneas, causadores das anomalias.

3.3 MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS

Método de prospecção geofísica cuja finalidade é investigar estruturas geológicas através do conhecimento das variações do campo gravitacional da Terra produzidas por irregularidades na distribuição de massa nas partes superiores da crosta terrestre.

Exemplos de aplicação:

• Domos-salinos: estrutura resultante do movimento ascendente de massa salina com pequena área, erguendo-se com flancos abruptos até profundidades superiores a 200 m da superfície da água do mar;

• Anticlinais;

• Configuração do embasamento cristalino de bacias sedimentares.

3.4 MÉTODOS MAGNÉTICOS

Método de prospecção geofísica que consiste basicamente na medida de anomalias magnéticas devidas à variação na concentração de minerais magnéticos nas rochas da crosta terrestre (mede as variações do campo magnético da Terra – susceptibilidade magnética de certas rochas próximas à superfície).

3.5 MÉTODOS ELÉTRICOS

Os métodos elétricos fazem uso de uma grande variedade de técnicas, cada uma baseada nas diferentes propriedades elétricas e características dos materiais que compõem a crosta terrestre.

3.5.1 TIPOS: CAMPOS ELÉTRICOS NATURAIS OU ARTIFICIAIS

Método de aplicação da energia Método

Correntes naturais (CC) − da polarização espontânea − das correntes telúricas

Correntes artificiais (CA ou CC)

− das linhas equipotenciais − do perfil de potencial − do quociente da queda de potencial (QQP) − da resistividade

Campo eletromagnético (somente CA) − galvânico − indutivo

3.5.2 O MÉTODO DE ELETRORRESISTIVIDADE

Esse método geofísico emprega uma corrente elétrica artificial que é introduzida no terreno através de dois eletrodos laterais (eletrodos de corrente) com o objetivo de medir o potencial gerado em outros dois eletrodos centrais (eletrodos de potencial) nas proximidades do fluxo de corrente. As relações entre corrente elétrica, potencial elétrico e disposição geométrica dos eletrodos no terreno permitem calcular a resistividade real ou aparente em subsuperfície.

A resistividade de solos e rochas é afetada principalmente por quatro fatores: • Composição mineralógica; • Porosidade; • Teor em água; • Quantidade e natureza dos sais dissolvidos.

Utilização: • Estudo geológico de traçados rodoviários e ferroviários; • Resolução de problemas estratigráficos e estruturais; • Determinação da espessura e profundidade de aluviões aqüíferas; • Pesquisas de áreas de material de empréstimo;

• Determinação da espessura de solo em pedreiras; • Prospecção de corpos de minérios; • Problemas de fundações em geral; • Determinação do contacto água doce-água salgada, em zonas de praia. Limitações: • Sucessões de camadas de resistividade sempre crescentes ou sempre

decrescentes são desfavoráveis; • Camadas finas, eletricamente resistentes, colocadas entre camadas

condutoras; • Regiões estratificadas horizontalmente com anisotropia elétrica crescendo

progressivamente.

3.6 MÉTODOS SÍSMICOS

Utiliza o fato de que ondas elásticas (ou ondas sísmicas) viajam com diferentes velocidades em diferentes tipos de rochas. As ondas sísmicas são captadas em sensores (geofones), que enviam os sinais para serem transformados em registros sísmicos (sismogramas) nos sismógrafos. Observando-se o tempo de chegada das ondas sísmicas em diferentes pontos (tiro sísmico) e o registro do sinal sísmico, é possível determinar a distribuição de velocidade e localizar interfaces onde as ondas são refletidas e refratadas. O sinal é refletido sempre que este encontra um material com impedância acústica diferente daquele onde está se propagando.

3.6.1 VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DAS ONDAS ELÁSTICAS: DEPENDE DAS PROPRIEDADES ELÁSTICAS DO MATERIAL, VARIANDO DE ACORDO COM A ORIGEM DA ROCHA.

• Rocha magmática: decresce com o aumento em sílica na rocha; • Rocha sedimentar: ü A porosidade e o grau de decomposição diminuem a velocidade; ü A compactação e a cimentação aumentam a velocidade; ü Sedimentos clásticos (arenitos, conglomerados) têm velocidade menor

do que sedimentos químicos. • Rocha metamórfica: a velocidade de propagação não é a mesma em todas

as direções. É maior na direção da xistosidade.

Exemplos de velocidade de propagação em rochas

aluvião 300 a 700 m/s

arenitos 2.300 a 3.500 m/s

granito 4.500 a 3.500 m/s

3.6.2 REFLEXÃO E REFRAÇÃO DE UMA PARTE DA ENERGIA DAS ONDAS ELÁSTICAS NO CONTATO ENTRE DIFERENTES ROCHAS.

3.6.3 TIPOS: SÃO DE DOIS TIPOS E VARIAM SEGUNDO O PRINCÍPIO UTILIZADO (REFRAÇÃO OU REFLEXÃO).

Reflexão Refração

Número de furos 7 1

Profundidade de carga 18 m 18 m

Carga de dinamite 6 kg/furo 60 kg/furo

Objetivo determinar as diferentes camadas

presentes determinar a posição do embasamento cristalino

Distância da explosão ao geofone 50 – 360 m 1.000 a 2.000 m

4. MÉTODOS DIRETOS

Definição: permitem a observação direta do subsolo ou através de amostras coletadas ao longo de uma perfuração ou a medição direta de propriedades in situ ⇒ escavações, sondagens e ensaios de campo.

Objetivos: mapeamento geológico do subsolo (definição da litologia e dos elementos estruturais), extração de matérias-primas (obtenção de água subterrânea, extração de petróleo, etc) e outros fins (rebaixamento do lençol freático, ventilação de minas, etc).

Amostragem: as amostras devem ser representativas. • Rochas duras: fragmentos ou testemunhos de sondagens – composição,

textura e estrutura; • Solos ou rochas brandas: ü Indeformada – estrutura, textura, composição, umidade natural,

compacidade ou consistência naturais; ü Deformada – conserva a textura e composição.

4.1 SONDAGENS

Os métodos mais utilizados são sondagens a trado, poços de inspeção, galerias, sondagem a percussão, sondagem rotativa, sondagem usando a perfuração roto-percussão.

4.1.1 ABERTURA DE POÇOS, TRINCHEIRAS E GALERIAS DE INSPEÇÃO

Escavações manuais ou por meio de escavadeiras com o objetivo de expor e permitir a direta observação visual do subsolo, com a possibilidade de coleta de amostras indeformadas.

• Poços: escavação vertical de seção circular ou quadrada, permitindo uma descrição detalhada das diversas camadas do solo e rochas e coletas de amostras, em profundidade de até 20 m (limitada pela presença do lençol freático);

• Trincheiras: escavação horizontal, relativamente rasa, permite uma seção contínua horizontal;

• Galerias de inspeção: seções horizontais em subsuperfície, limitadas a rochas ou solos muito consistentes.

• Normatização: ABNT – NBR 9604/86

4.1.2 TRADOS

Processo simples rápido e econômico para investigações preliminares das camadas mais superficiais dos solos. Permite a obtenção de amostras deformadas ao longo da profundidade (de metro em metro – máximo 15 m).

Utilização: prospecção de solos em obras rodoviárias, na determinação do nível d’água e na perfuração inicial de sondagens mecânicas. Normatização: ABNT – NBR 9603/88

4.2 MÉTODOS MECÂNICOS

4.2.1 SONDAGENS A PERCUSSÃO

Método para investigação dos solos em que o terreno é perfurado através do golpeamento do fundo do furo com peças de aço cortantes. Obtêm-se amostras deformadas do solo e índices de resistência a penetração, até 40 m de profundidade. Ensaios: penetração padronizada (SPT), ensaio de lavagem por tempo e ensaios de permeabilidade (infiltração, rebaixamento, bombeamento e recuperação). Normatização: ABNT – NBR 6484/97 e ABNT – NBR 7250/82.

Classificação da compacidade e consistência dos solos pelo índice de resistência à penetração (SPT) – ABNT– NBR 7250

Solo Índice de resistência à penetração (N) Designação

Areia e silte arenoso

< 4 5 a 8 9 a 18 19 a 40

> 40

fofo pouco compacto

medianamente compacto compacto

muito compacto

Argila e silte argiloso

menos que 2 3 a 5 6 a 10 11 a 19

mais que 19

muito mole mole média

rija dura

4.2.2 SONDAGENS ROTATIVAS

Consiste no uso de um conjunto moto-mecanizado projetado para obtenção de amostras contínuas de materiais rochosos através de ação perfurante dada for forças de penetração e rotação. Empregadas quando a sondagem de simples reconhecimento atinge estrato rochoso, matacões ou solos impenetráveis à percussão.

Informações obtidas: tipos de rochas e de seus contatos, elementos estruturais presentes e o estado da rocha (grau de fraturamento e de alteração ou decomposição).

• Grau de fraturamento: número de fraturas por metro linear de sondagem; • Fratura: qualquer descontinuidade separando blocos com distribuição

espacial caótica; • Diáclase: descontinuidade com distribuição espacial regular.

Segundo o grau de fraturamento (ABGE)

Estado da rocha Número de fraturas por metro Ocasionalmente fraturada 1

Pouco traturada 1 – 5 Medianamente fraturada 5 – 10

Muito fraturada 11 – 20 Extremamente fraturada 20

Em fragmentos torrões ou pedaços de diversos tamanhos

caoticamente dispostos

Segundo grau de decomposição ou alteração (ABGE)

Grau de alteração Estado da rocha

São Não são percebidos sequer sinais de alteração

do material Ligeiramente alterado O material mostra “manchas” de alteração

Medianamente alterado As “faixas” de alteração se igualam às de

material são

Muito alterado

O material torna aspecto pulverulento ou friável, fragmentando-se entre os dedos. Este estado pode ser confundido com o “solo de alteração

de rocha”

4.2.2.1 EQUIPAMENTOS MAIS COMUNS PARA SONDAGEM ROTATIVA

• Tipos de coroas: possuem formas ocas e compactas, sendo o corpo sempre de aço e a parte cortante de diamante, aços especiais, carbeto de tungstênio, mistas, etc.

Com obtenção de testemunho

Sem obtenção de testemunho

• Barriletes: tubo oco que se destina a receber o testemunho de sondagem.

Podem ser simples, duplos ou duplos livres.

4.2.2.2 CICLOS DE OPERAÇÃO DA SONDA

• Locação (determinação da cota do ponto); • Instalação (plataforma de cimento para instalação dos equipamentos de perfuração); • Seleção de brocas e hastes (depende de fatores geológicos e técnicos e da

profundidade a ser atingida); • Revestimento (superficial, serve para apontar a sondagem e proteger a boca do furo de

desmoronamentos); • Avanço (depende do cabeçote escolhido); • Retirada do testemunho (colocado em caixas especiais com separação, obedecendo a

ordem de avanço da perfuração).

4.2.2.3 PRECAUÇÕES NAS OPERAÇÕES DE SONDAGEM

• Do contrato (deve-se estipular um mínimo de recuperação considerada aceitável); • Pressão e rotação das hastes (grande pressão provoca o desgaste da coroa e desvio

do furo, e, excesso de rotação provoca irregularidades do diâmetro);

• Pressão da lama (excesso de pressão significa circulação muito rápida da lama, desgaste do testemunho, erosão das paredes e desmoronamento);

• Desvio dos furos (introdução de uma cunha); • Levantamento dos furos (suspeitando-se de desvio, faz-se medidas de verificação a

cada 20 ou 30 m de penetração); • Testemunhos orientados (retirado o testemunho, sobra um toco pequeno no fundo do

furo que dará a orientação do testemunho); • Recuperação do testemunho e da lama (importante quando o material é utilizado

em análises químicas).

Porcentagem de recuperação dos testemunhos: é a relação entre o número de metros perfurados e número de metros de testemunhos recuperados.

Recuperação Rocha > 90% sã e ligeiramente fraturada

75 – 90% pouco ou ligeiramente fraturada 50 – 75% medianamente fraturada 25 – 50% bastante fraturada

< 25% excessivamente fraturada (fragmentadas)

5. REGISTRO DOS DADOS DE SONDAGEM E APRESENTAÇÃO

a) Folha de campo da sondagem a percussão e rotativa b) Folha de controle de brocas para sondagem rotativa c) Relatório diário da sondagem

Apresentação final dos dados obtidos na investigação d) Perfis individuais e) Secções geológicas-geotécnicas f) Conclusões

6. NÚMERO E PROFUNDIDADE DAS SONDAGENS

Estabelecimento de duas condições mínimas: • Se a investigação é de caráter preliminar ou definitivo; • Reconhecer, preliminarmente, as condições geológicas da área, através de

observações de superfície ou de mapas geológicos existentes.

7. APLICAÇÃO DAS SONDAGENS PARA INTERPRETAÇÃO ESTRUTURAL

As amostras são colocadas numa seção vertical para correlação e assim definir os tipos de rochas e estruturas atravessadas → permite a confecção do mapa geológico do subsolo.

8. APLICAÇÃO DAS SONDAGENS PARA DETERMINAÇÃO DO LENÇOL FREÁTICO

Determinação: cota do nível freático no subsolo e permeabilidade e drenabilidade das diferentes camadas.

MAPAS GEOLÓGICOS E GEOTÉCNICOS 1. MAPAS GEOLÓGICOS

Definição: é aquele que mostra a distribuição dos tipos de rochas e das estruturas geológicas como fraturas, falhas, dobras, posição das camadas, etc.

Cada tipo de rocha ou grupo de tipos de rochas existentes numa determinada área é separado de outro por linhas cheias, denominadas linhas de contato. Quando a separação é duvidosa utilizam-se linhas tracejadas.

• Às vezes representam unidades litoestratigráficas ou até unidades cronoestratigráficas no lugar de formações;

• Representam a distribuição espacial das rochas na crosta quando associadas a seções geológicas;

• É sempre acompanhado por uma coluna estratigráfica; • Na interpretação do mapa não apresentam o estado de alteração da rochas e

nem a existência de solos sobre elas; • Seções geológicas – corte teórico na crosta terrestre num plano vertical

representando a distribuição das rochas neste plano; • Coluna estratigráfica – apresentação ordenada das formações geológicas

por idade, da mais nova a mais antiga, de cima para baixo; • Os mapas são construídos a partir de mapas topográficos ou fotografias

aéreas; • Dois elementos estruturais importantes: direção e mergulho das camadas.

1.1 MAPAS GEOLÓGICOS COM CAMADAS HORIZONTAIS: os limites ou contatos entre as diversas camadas possuem contorno paralelo ou coincidente com as curvas de nível.

1.2 MAPAS GEOLÓGICOS COM CAMADAS VERTICAIS: as camadas são delimitadas no mapa geológico por duas retas paralelas, que interceptam as curvas de nível.

1.3 MAPAS GEOLÓGICOS COM CAMADAS INCLINADAS: os contatos ou limites entre as camadas interceptam as curvas de nível segundo linhas irregulares (seu contorno nunca é representado por retas paralelas).

2. UNIDADES ESTRATIGRÁFICAS

2.1 UNIDADE LITOESTRATIGRÁFICA: é uma subdivisão das rochas da crosta terrestre, distinguida e delimitada com base em caracteres litológicos.

• Formação: é uma unidade mapeável representando um tipo ou um conjunto de rochas com alguma semelhança entre si, podendo ser facilmente identificada e representada em um mapa na escala 1:25.000. Normalmente leva o nome local onde foi descrita: Formação Botu-catu, Formação Santa Maria, etc;

• Grupo: é um conjunto de formações com alguma semelhança entre si; • Membro: é uma subdivisão de formação;

• Camada: é a menor unidade de descrição reconhecível no campo.

2.2 UNIDADE BIOESTRATIGRÁFICA: é um pacote de camadas caracterizado pelos fósseis nele contidos e contemporâneos a sua acumulação.

• Zona: é a unidade fundamental de mapeamento bioestratigráfico.

2.3 UNIDADE CRONOESTRATIGRÁFICA: é uma subdivisão das rochas considerada como registro de um intervalo específico de tempo geológico.

• Sistema: é a unidade fundamental cronoestratigráfica; • Série: é uma subdivisão de sistema; • Andar: é uma subdivisão de série.

2.4 UNIDADE GEOCRONOLÓGICA: é uma divisão do tempo, distinguida com base no registro litológico, expresso pelas unidades cronoestratigráficas.

• Período: é a unidade fundamental geocronológica; • Época: é uma subdivisão de período; • Idade: é uma subdivisão de época.

Escala do tempo geológico

Era Período Época Início do período ou época

(em milhões de anos)

Cenozóico

Quaternário Terciário

Recente Pleistoceno

0,02 2 70

Mesozóico Cretáceo Jurássico Triássico

135 180 220

Paleozóico

Permiano Carbonífero Devoniano Siluriano

Ordoviciano Cambriano

270 350 400 430 490 550

Pré-cambriano 3.500 * Provável idade da Terra – 4.500 bilhões de anos

3. MAPAS GEOTÉCNICOS

3.1 FINALIDADES

• Integrar dados relativos às propriedades físicas e ao comportamento mecânico dos solos num contexto geológico;

• Auxiliar na definição e fiscalização da ocupação territorial das regiões racionalmente;

• São adequados para o planejamento da ocupação urbana, em planos diretores ou loteamentos, e mesmo da ocupação rural. Normalmente utilizam-se escala 1:25.000 a 1: 100.000.

3.2 DEFINIÇÃO: é um tipo de mapa geológico que fornece uma representação geral de todos aqueles componentes de um ambiente geológico de significância para o planejamento do solo e para projetos, construções e manutenções quando aplicados à engenharia civil e de minas.

3.3 UNIDADES DE MAPEAMENTO: princípios para classificação de rochas e solos para mapeamento geotécnico:

• Tipo geotécnico (ET, “engineering geological type”): tem o mais alto grau de homogeneidade quanto aos caracteres litológicos e no estado físico;

• Tipo litológico (LT, “lithological type”): é homogêneo na composição, textura e estrutura, mas normalmente não é uniforme no estado físico;

• Complexo litológico (LC, “lithological complex”): é um conjunto de tipos litológicos relacionados e desenvolvidos sob específicas condições paleogeográficas e geotectônicas;

• Seqüência litológica (LS, “lithologial suite”): compreende muitos complexos litológicos e se desenvolve sob condições geralmente similares, paleogeográficas e tectônicas.

4. TIPOS DE CARTAS GEOTÉCNICAS OU DE INTERESSE GEOTÉCNICO

4.1 CARTAS DE FATORES E CARTAS DE APTIDÕES: é uma classificação que trata do conteúdo e forma.

• Carta de fatores (ou analíticas): representa um ou mais fatores significativos de um determinado tipo de estudo;

• Carta de aptidão (ou sintéticas): representa a síntese, em termos de utilização, dos diversos fatores.

• Produto final da cartografia geológico-geotécnica pode ser um conjunto de vários mapas de fatores e aptidões associados a uma Carta de Documentação.

4.2 CARTAS DE RECOMENDAÇÃO DE USO DO SOLO: apresentam a melhor utilização do meio frente ao panorama geológico geral da área em estudo. Uma análise quantitativa da capacidade do uso do solo foi apresentada por Laird et alii (1979), e engloba 5 passos:

• Coleta de informações de ciência da terra e a preparação de mapas bases;

• Desenvolver mapas interpretativos para cada problema, usados para identificar problemas específicos;

• Cálculo dos custos sociais (em dólares) para cada tipo de desenvolvimento e cada condição geológica. Custo social – soma de todos os custos atribuídos ao problema;

• Totalização de todos os custos esperados para todas as condições e para cada uso da terra;

• Distribuição das somas destes custos sobre um mapa.

4.3 CARTAS PARA LOTEAMENTOS: divisão em unidades homogêneas a partir de critérios geomorfológicos e de declividade. A subdivisão destas estaria baseada na litologia.

4.4 CARTAS DE RISCO: como exemplos, temos: carta de risco sísmico, de colapso, de inundação, de movimentos de massa e erosão e outros semelhantes.

4.5 CARTAS DE JAZIDAS DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO: carta de jazidas e explorações de materiais utilizados em materiais de construção.

4.6 CARTA PARA DISPOSIÇÃO DOS REJEITOS SÓLIDOS E LÍQUIDOS: análise de terrenos quanto à disposição dos rejeitos sépticos de baixa periculosidade, tanto domésticos quanto industriais.

4.7 CARTA DE FUNDAÇÕES: refere-se ao detalhamento das fundações ou áreas de influência de alguma obra.

4.8 CARTAS PARA GEOLOGIA AMBIENTAL: caracterização do meio físico, principalmente em termos de geologia e materiais de cobertura.

4.9 CARTAS DE PROBLEMAS ESPECÍFICOS: por exemplo, “Problemas de mapeamento geológico-geotécnico em encosta com favela de alta densidade populacional”.

http://asp.cpunet.com.br/dnpm/Georef/Download.htm - PEGAR ARQUIVOS NESTE ENDEREÇO

http://planeta.terra.com.br/educacao/rover/estratigrafia.htm

ÁGUA SUBTERRÂNEA

1. ORIGEM E ESTADOS DA ÁGUA NOS SOLOS E ROCHAS

Ciclo hidrológico – processo no qual as moléculas de água evaporadas das superfícies líquidas (rios, lagos, mares e camadas mais externas dos terrenos) voltam na forma de vapor para a atmosfera, para serem novamente precipitadas (chuva ou neve) através de condensação.

Água precipitada fica sujeita a três variantes representadas por: escoamento, infiltração e evaporação total.

1.1 ESCOAMENTO: é exercido pela ação da gravidade através das inclinações e ondulações da topografia.

1.2 INFILTRAÇÃO: representa o movimento da água superficial para o interior do terreno, permitindo o seu acúmulo.

1.3 EVAPORAÇÃO TOTAL: soma das águas perdidas ou evaporadas de uma determinada área durante um tempo específico, pela transpiração dos vegetais e pela evaporação das superfícies líquidas.

• Evaporação – conjunto de fenômenos físicos que transformam em vapor a água precipitada;

• Transpiração – evaporação decorrente de ações fisiológicas dos vegetais que retira a água do solo através das suas raízes e restitui parte delas à atmosfera em forma de vapor pelas folhas;

• Evapo-transpiração – conjunto de processos físicos e fisiológicos que promovem a transformação da água precipitada na superfície da terra, em vapor.

1.4 RELACÃO ESCOAMENTO/INFILTRAÇÃO/EVAPORAÇÃO: não é constante ou eqüitativa e dependente de vários fatores considerados em conjunto.

• Permeabilidade – com a existência de poros interligados, canais e fraturas em rochas → maior facilidade para a infiltração em vista da maior permeabilidade;

• Topografia – de acordo com a topografia do terreno; a maior declividade facilita o escoamento;

• Vegetação – quanto mais densa maior facilidade de infiltração.

Resumo dos fatores de influência

Rocha Granito, gnaisses Folhelho Arenito

Permeabilidade Baixa Baixa Alta

Topografia Acidentada Suave Suavemente ondulada

Vegetação Mata densa Mata baixa Rasteira

Predominância Escoamento Evaporação Infiltração

2. DEFINIÇÕES E CONCEITOS FUNDAMENTAIS

O modo de ocorrência da água do solo nas rochas de uma determinada área é basicamente influenciado pelas condições geológicas locais. Aqüíferas, camada, estrato ou lençol aqüífero – formações rochosas contendo estruturas que permitem o armazenamento e movimento da água através delas.

2.1 VAZIOS: espaços não ocupados por matéria mineral sólida. São conhecidos por poros ou interstícios. São extremamente importantes para o estudo de águas subterrâneas, pois atuam como reservatórios ou condutores da água.

Classificação: primários e secundários.

• Primários – podem se formar ao mesmo tempo de formação da rocha; • Secundários – aparecem na rocha posteriormente à sua formação.

2.2 POROSIDADE: propriedade que define em que grau a rocha possui interstícios. É dependente do arranjo, tamanho, distribuição e grau de compactação das partículas minerais e podem variar para um mesmo tipo de rocha.

Porosidade = (100.W)/V

Sendo:

W = volume de água requerida para saturar os vazios

V = volume total da amostra

Material Porosidade Material Porosidade

solo argila areia

cascalho

50% a 60% 45% a 55% 30% a 40% 30% a 40%

arenito folhelho calcário granito

10% a 20% 1% a 10% 1% a 5%

0,5% a 2%

2.3 PERMEABILIDADE: propriedade de permitir passagem de fluidos através das rochas (permeáveis). Seu valor dependerá da interligação dos poros, vazios e fraturas.

Expressa como volume de fluxo por unidade de área de uma secção por unidade de tempo (Ex. litros/m2/dia) – coeficiente de permeabilidade (K).

K cm/seg m/dia

Material Características de

escoamento 1 a 100 864 a 86400 Pedregulho limpo

0,001 a 1 0,86 a 864 Areia limpas, misturas de areia limpas e pedregulho

Aqüíferos bons

10-7 a 10-3 8,64 x 10-5 a 0,86

Areias muito finas; siltes; misturas de areia, silte e argila; argilas estratificadas

Aqüíferos pobres

10-2

10-3

10-7

10-9 10-9 a 10-7

8,64 x 10-7 a 8,64 x 10-5

Argilas não alteradas Impermeáveis

Determinação do coeficiente de permeabilidade: em laboratório (permeâmetros de carga constante ou carga variável) e in situ.

2.4 SUPRIMENTO ESPECÍFICO (PRODUÇÃO ESPECÍFICA, POROSIDADE EFETIVA OU CESSÃO ESPECÍFICA): caracteriza a quantidade percentual de água que pode ser libertada de uma formação pela ação da gravidade.

Suprimento específico = (volume drenado/volume total).100 (%)

Material Suprimento específico Pedregulho

Areia com pedregulho misturado Areia fina, arenito

Argila com misturas Argila, silte e outros depósitos

25% 20% 10% 5% 3%

Argila – elevada porosidade, mas possui reduzido suprimento específico. Areia grossa – elevada porosidade e elevado suprimento específico.

3. ORIGEM E COMPORTAMENTO

3.1 QUANTO À ORIGEM

• Meteórica – originada pela infiltração da água precipitada pelas chuvas e do degelo da neve;

• Juvenil ou magmática – proveniente da parte aquosa dos magmas; • Congênita – depositada conjuntamente com os sedimentos de uma bacia

permanecendo aprisionada à rocha – água fóssil.

3.2 QUANTO AO COMPORTAMENTO

• Zona saturada – zona onde os vazios, poros ou fraturas se encontram totalmente preenchidas pela água;

• Zona insaturada – zona mais superficial, onde a maioria dos poros se encontram vazios ou preenchidos de ar;

• Nível freático (NF) ou lençol freático (LF) – linha que separa a zona saturada da insaturada, sua posição não é estável, variando conforme as estações do ano;

• Aqüífero suspenso – volume de água subterrânea está separado da água subterrânea principal por um estrato relativamente impermeável;

• Aqüífero livre, não confinado, freático ou não artesiano – o NA serve como limite superior da zona de saturação;

• Aqüífero confinado, artesiano ou sob pressão – aquele em que o nível superior da água está confinado, sob pressão maior que a atmosférica, por estratos sobrejacentes relativamente impermeáveis.

4. OBTENÇÃO DA ÁGUA SUBTERRÂNEA

4.1 POÇOS CASEIROS: abertos manualmente, com diâmetro médio de 1,20 m e profundidade dependente da localização topográfica.

Cuidados especiais com fossas negras, pois o nível do poço for abaixado consideravelmente, há a formação de um funil de sucção, que poderá causar a poluição das águas do poço.

4.2 POÇOS TUBULARES: abertos através de sondagens rotativas (não são poços artesianos) com diâmetro do furo de 300 mm a 600 mm. Geralmente possui profundidade superior a 100 m e a quantidade de água subterrânea dependerá do tipo de rocha existente na região.

• Rochas magmáticas da Serra do Mar – 9.000 litros/hora; • Rochas sedimentares da bacia do Paraná → arenito de Botucatu – 20.000

litros/hora; • Basalto – 9.000 litros/hora; • Nordeste – 2.500 litros/hora • Lins – 300.000 litros/hora.

4.3 POÇOS CRAVADOS: construídos mediante cravação de uma ponteira ligada à extremidade inferior de um conjunto de segmentos de tubos firmemente conectados entre si. Desvantagens:

• Construção trabalhosa e lenta quando se encontra solo altamente compacto;

• Cravação através de golpes é prejudicial ao equipamento do poço; • Alargamento das luvas durante o processo deixa passar o ar, reduzindo a

sua produção ou tornando o poço imprestável; • A produção de um único poço é sempre baixa.

4.4 POÇOS ARTESIANOS: a água jorra na superfície sob pressão natural.

Condição essencial – existência de lentes ou camadas de material permeável, envolvidas de material impermeável.

4.5 NOMENCLATURA DOS POÇOS

• Nível estático – é o nível de equilíbrio da água, no poço, quando o mesmo não está sendo bombeado;

• Nível dinâmico – é o nível de água no poço, sob o efeito de bombeamento. Quando o nível se estabiliza sob uma dada vazão é denominado nível dinâmico de equilíbrio;

• Abaixamento ou depressão – é a distância vertical compreendida entre os níveis estático e dinâmico no interior do poço;

• Superfície piezométrica de depressão ou cone de depressão – é a superfície real nos poços freáticos, formada pelos níveis de água em volta do poço quando em bombeamento. Em poços artesianos, é a superfície imaginária formada pelos níveis piezométricos;

• Curva de abaixamento ou de depressão – é a curva formada pela intersecção da superfície piezométrica por um plano vertical que passa pelo poço;

• Zona de influência – toda área atingida pelo cone de depressão de um poço;

• Regime de equilíbrio – regime no qual o nível dinâmico no interior do poço mantém-se inalterável no decorrer do tempo para uma vazão de bombeamento constante;

• Coeficiente de transmissibilidade (T) – é o produto do coeficiente de permeabilidade K pela espessura da camada m.

Unidade: m2/hora ou m2/dia. T = K . m

• Coeficiente de armazenamento (S) – é a fração adimensional que representa o volume de água libertado por um prisma vertical do aqüífero, de base unitária.

Lençol freático: S = 0,01 a 0,35 Lençol artesiano: S = 7 x 10-5 a 5 x 10-3

4.6 NORMA PARA A INSTALAÇÃO DE UM POÇO TUBULAR OU ARTESIANO

• Escolha do local – deve ser feita por um geólogo que conheça as condições locais do subsolo: mapa geológico e, se necessário, sondagens de reconhecimento;

• Sondagem – para profundidades maiores que 50 m; • Diâmetro das sondagens – normalmente o diâmetro inicial é de 100 mm

para cada 30 m de profundidade;

Vazão planejada l/s 4 7 10 20 50 φ filtro mm 150 200 200 250 300

φ sondagem (no fim) mm 300 350 350 450 500

• Perfil da sondagem – desenhado com as camadas de solo encontradas e o nível de lençol freático, e normalmente, a sondagem não deve ultrapassar por completo a camada que contém água subterrânea;

• Filtro; • Preparativos para os estudos hidrológicos:

ü Determinação da inclinação do lençol freático e da direção do fluxo da água;

ü Instalações de medidores de nível d’água – registrar a variação natural do nível da água subterrânea;

ü Bombas – normais de sucção com motor elétrico ou diesel (rebaixamento de até 2 m) e submersas centrifugas de fácil regularem de vazão (para profundidades maiores que 2 m);

ü Preparativos para as medidas de vazão – as medidas são feitas duas vezes.

Vazão medida por Até 3 l/s Baldes de 15 l e cronômetro

Até 10 l/s Tanque de 80 a 100 l e cronômetro (o tempo de

medição deve ser no mínimo de 5 s)

• Amostras para exame químico e bacteriológico – são obtidas no fim da experiência, por médico e químicos especializados. Retiram-se 2 litros;

• Teste de bombeamento: ü Vazão – se Q é a vazão desejada, deve-se começar com 0,2 Q

subindo até 1,2 Q; ü Rebaixamento admissível – o valor máximo deve ser igual a ½

altura da água no poço; ü Tempo de duração do teste – só tem valor quando é alcançado

um estado de repouso do lençol freático; ü Medida de vazão – devem ser feitas no início do bombeamento, a

cada minuto, e perto do estado de equilíbrio, a cada 30 minutos; ü Diagrama de ensaio – gráfico rebaixamento x vazão.

4.7 QUALIDADE DA ÁGUA

• Características químicas – enriquecimento gradativo de sais minerais; Dura – alto teor de sais (até 50g de CaCO3 por 1000 l) Mole – baixo teor de sais.

• Características térmicas – função do grau geotérmico; • Características minerais – água mineral é toda água que tenha no

mínimo 1g de sal dissolvido por litro. O sal não pode ser nem CaCO3 nem MgCO3;

• Agressividade ao concreto das fundações: Elementos químicos normalmente agressivos ao concreto são: CO2 agressivo, os cloretos, o magnésio, os sulfatos e a amônia. Deve-se considerar o valor de pH, que pode provocar corrosão no concreto, tanto ácida (H+) como básica (OH–).

4.8 AÇÃO DA ÁGUA SUBTERRÂNEA

• Cavernas:

Principal agente causador é a água contendo CO2 que transforma o CaCO3 em Ca(HCO3) que é transportado em solução – estalactites (formações calcárias pendentes do teto da caverna) e estalagmites (formações calcárias que crescem do solo para cima).

• Escorregamentos: Fenômenos ligados à intensa infiltração de água no subsolo. Escorregamento de terra e seus aspectos geológicos – causas e tipos ü Escorregamento – ruptura de uma massa de solo situada ao lado

de um talude, sendo um movimento rápido; Geralmente são devidos às escavações ou cortes na base do talude pré-existente, ou por um aumento excessivo da pressão da água intersticial, em camadas de material de permeabilidade bastante baixa.

ü Rastejo – movimento lento ou imperceptível.

• Boçorocas: São vales ou depressões enormes em terrenos de topografia suave, causado pela ação conjunta das águas superficiais e subterrâneas. Para evitar o avanço erosivo deve-se plantar vegetações de raízes profundas para retenção do solo e absorção da água de infiltração, bem como a colocação de sistema de drenagem.

4.9 FONTES: toda vez que o nível ou lençol freático for cortado pela topografia do terreno, aparece na superfície, um local onde a água brota. Fonte é, portanto, o afloramento da água subterrânea.

• Fontes de encosta – são localizadas em regiões de topografia acidentada;

• Fontes de camada – formada em conseqüência de alternância de leitos permeáveis;

• Fontes de falha – quando uma falha coloca em contato rochas permeáveis e impermeáveis, pode surgir uma fonte;

• Uso de fontes – analisar se a fonte não está contaminada. Quando a vazão de uma fonte aumenta após um período de chuva, indica péssima filtragem de água no subsolo, tornando a fonte imprópria para uso.

4.10 DRENAGEM E REBAIXAMENTO DO LENÇOL FREÁTICO

• Drenagem superficial e sub-superficial para estradas – são comuns em construções de estradas; ü Drenagem superficial – tendem a evitar a penetração das águas

superficiais no solo; ü Drenagem sub-superficial – são destinadas a eliminar a água já

existente no subsolo ou impedir que águas subterrâneas vizinhas o atinjam.

Para evitar o escorregamento, procura-se reduzir o teor de água do trecho através de uma valeta que receberá no seu fundo um tubo perfurado e será envolvida por agregado. Sua função é interceptar a água que provém das partes mais altas.

• Drenagem a céu aberto – é aplicada em escavações, para eliminar as

águas de infiltração provenientes do subsolo, bem como as águas pluviais e outras. A drenagem é executada por meio de canaletas envolvidas por uma camada drenante;

• Rebaixamento do lençol freático – as faixas de aplicação dos diferentes

métodos em função do coeficiente de permeabilidade (k) são:

k = 1 a 10+2 cm/seg Drenagem a céu aberto

k = 10-1 a 10-4 cm/seg Poços profundos gravitacionais – ponteiras filtrantes

k = 10-3 a 10-5 cm/seg Poços profundos a vácuo

k = 10-5 a 10-6 cm/seg Método eletrosmótico

k = 10-5 a 10-7 cm/seg Esgotamento intermitente, empregado para pequenas infiltrações

k = 10-7 cm/seg Dispensa, de um modo geral, a drenagem

GEOLOGIA PRÁTICA 1. INTRODUÇÃO

Aspectos de interesse ao curso: • Conceitos topográficos: mapas e perfis topográficos; • Elaboração e interpretação de perfis geológicos com base em sondagens; • Interpretação de mapas geológicos considerando as três situações:

ü Camadas horizontais; ü Camadas verticais; ü Camadas inclinadas.

• Estudo de dois aspectos básicos em rochas com camadas inclinadas: ü Caracterização de uma camada inclinada a partir de três pontos de

sondagem; ü Traçar num mapa topográfico os limites de uma camada inclinada a

partir de três pontos de ocorrência. 2. CONSTRUÇÃO DE UM PERFIL GEOLÓGICO

Perfil topográfico-geológico

Num levantamento topográfico entre dois pontos A e N foram anotados as distâncias horizontais e cotas, relacionadas abaixo.

Pontos Distâncias Cotas Pontos Distâncias Cotas Pontos Distâncias Cotas A – 760 FG 100 715 LM 500 710

AB 200 730 GH 200 725 MN 200 750 BC 400 725 HI 400 730 NO 400 755 CD 400 720 IJ 300 735 OP 300 760 DE 500 725 JK 500 740 PQ 600 790 EF 100 715 KL 200 745

No citado trecho foram executadas as seguintes sondagens, nos pontos assinalados, com os dados abaixo:

A = B =

C =

D =

E =

F e G =

50 m de rocha 1 m de argila rija 30 m de rocha 1 m de argila orgânica 10 m de argila rija 15 m de rocha 5 m de argila orgânica 15 m de argila rija 5 m de rocha 15 m de argila orgânica 30 m de argila rija 10 m de argila orgânica 30 m de argila rija

I =

J =

K =

M =

N =

P =

1 m de argila orgânica 19 m de argila rija 1 m de areia grossa 15 m de argila rija 10 m de areia grossa 1 m de argila rija 20 m de areia grossa 20 m de areia grossa 10 m de argila siltosa 15 m de areia grossa 1 m de argila porosa 15 m de argila siltosa 22 m de argila porosa

H = 10 m de argila orgânica 20 m de argila rija

Q = 16 m de argila siltosa

Pede-se construir o perfil geológico do referido trecho, usando escala vertical 1:1.000 e sobreelevação igual a 20.

3. CONSTRUÇÃO DE PERFIS GEOLÓGICOS PARA INTERPRETAÇÃO DE ELEMENTOS ESTRUTURAIS

Baseia-se na utilização de dados de perfis individuais de sondagens que são reunidos em várias seções geológicas, visando observar as linhas de contato entre as diferentes camadas.

PROBLEMAS DE GEOLOGIA ESTRUTURAL

• Duas sondagens distantes 100 m mostraram os seguintes dados: a primeira, feita na cota 790 encontrou uma certa faixa de rocha a 30 m de profundidade. A segunda, feita na cota 820, encontrou a mesma faixa de rocha a 60 m de profundidade. Qual a posição estrutural desta rocha? Represente na escala 1:2.000.

• Duas sondagens distantes 150 m em terreno plano e na direção E-W,

mostraram a 40 m de profundidade os seguintes dados: S1 (localizada a leste) camadas inclinadas 450 para W, e S2 (localizada a oeste) com as camadas mergulhando 450 para E. Qual a estrutura geológica local? Represente na escala 1:2.000.

• Duas sondagens distantes 160 m em local plano mostraram: S1 = 40 m de arenito, 60 m de folhelho e 80 m de basalto. S2 = 50 m de folhelho e 80 m de basalto. Qual a estrutura geológica local? Represente na escala 1:3.000.

• Construir o perfil topográfico-geológico A-j usando EH = 1:10.000 e sobreelevação 20 para um eixo de barragem, utilizando os seguintes dados:

Perfil topográfico

Pontos Distâncias Cotas Pontos Distâncias Cotas A – 350 EF 100 313

AB 650 333 FG 450 313 BC 500 334 GH 100 337 CD 150 320 HI 300 340 DE 350 319 IJ 200 354

Perfil topográfico

A =

E =

G =

J =

18 m solo 13 m folhelho 15 m basalto 5 m folhelho 15 m basalto 5 m folhelho 9 m basalto 5 m folhelho 14 m solo 15 m folhelho 15 m basalto 5 m folhelho

C =

D =

H =

2 m solo 14 m folhelho 15 m basalto 5 m folhelho 1 m folhelho 15 m basalto 5 m folhelho 13 m folhelho 15 m basalto 5 m folhelho

Explicar e justificar: ü Existe alguma estrutura geológica importante no perfil anterior? ü Quais as vantagens e desvantagens das rochas presentes para a fundação

da barragem?

Vantagens Desvantagens Folhelho Impermeável Pequena resistência ao cisalhamento

Decompões-se quando exposto ao ar Basalto Capacidade elevada de carga Elevado grau de fraturas

4. MAPAS GEOLÓGICOS

4.1 DEFINIÇÃO

É aquele que mostra a distribuição dos tipos de rochas e das estruturas geológicas como fraturas, falhas, dobras, posição das camadas, etc.

4.2 CONTRUÇÃO

A partir de um mapa topográfico (onde são colocados os dados geológicos) e a partir de fotografias aéreas.

4.3 REPRESENTAÇÃO

• Através de símbolos adequados ou cores apropriadas; • A separação entre cada tipo de rocha é feita por linhas cheias, mas quando

a separação é duvidosa utiliza-se linha tracejada; • Elementos geológicos estruturais muito importantes:

ü Direção de uma camada – é a linha resultante da intersecção do plano da camada com um plano horizontal e sua determinação é feita por meio da bússola;

ü Mergulho de uma camada – é o ângulo formado pelo plano da camada com plano horizontal e sua determinação é feita por meio de um clinômetro.

• Formação Geológica ou Grupo Geológico – é a ocorrência típica em uma

determinada região. Exemplos: Formação Bauru, Grupo Araxá, Formação Botucatu, etc.

• Grupos e Séries Geológicas – é a reunião de diversas formações geológicas. Exemplo: Grupo São Bento.

4.4 LEGENDAS GEOLÓGICAS

4.5 TIPOS DE MAPAS GEOLÓGICOS

• MAPAS GEOLÓGICOS COM CAMADAS HORIZONTAIS: os limites ou contatos entre as diversas camadas possuem contorno paralelo ou coincidente com as curvas de nível.

• MAPAS GEOLÓGICOS COM CAMADAS VERTICAIS: as camadas são delimitadas no mapa geológico por duas retas paralelas, que interceptam as curvas de nível.

• MAPAS GEOLÓGICOS COM CAMADAS INCLINADAS: os contatos ou limites entre as camadas interceptam as curvas de nível segundo linhas irregulares (seu contorno nunca é representado por retas paralelas).

• MAPAS GEOLÓGICOS COM CAMADAS HORIZONTAIS E VERTICAIS, COM CONFECÇÃO DE PERFIS GEOLÓGICOS: o mapa abaixo apresenta o afloramento de 5 tipos de rochas, sendo 4 em posição horizontal e uma vertical. EH = 1:40.000. São dados:

a) Os pontos A, B, C com cota 400 m representam o contato entre aluvião e calcário;

b) D, E, F pontos de afloramentos de calcário; c) G, H, I, J cota 580 m, contato calcário-arenito; d) K, L, M pontos de afloramento de arenito; e) O, P, Q cota 770 m, contato arenito-basalto vesicular; f) R, S pontos de afloramentos de basalto vesicular; g) U, X contato entre basalto maciço e basalto vesicular com direção

N40W e mergulho vertical;

h) Y, Z contato entre basalto maciço e basalto vesicular com direção N40W e mergulho vertical.

Pede-se:

a) Traçar o contato das camadas; b) Colocar símbolo ou colorir as diversas litologias, de acordo com as

normas usuais; c) Traçar o perfil 1-2 com sobreelevação 2; d) Traçar um perfil que mostre a espessura real do dique de basalto

maciço; e) Determinar as espessuras das camadas; f) Determinar a espessura do dique de basalto maciço, somente pelo

mapa.

Solução:

a) Como os pontos A, B, C, G, H, I, J, O, P, e Q não apresentam nem direção nem mergulho, eles podem ser unidos por uma linha coincidente com as curvas de nível; Nos pontos U e X é traçada a direção N40W, donde verifica-se que U é prolongamento da direção em X, e como são pontos de

contato, podem ser unidos por uma linha de contato que atinja os limites do mapa. Idem para os pontos Y e Z. Os pontos D, E, F, K, L, M, R e S são afloramentos, logo não são contatos, servindo somente para verificação do tipo de rocha da área onde estão localizados.

b) Os pontos A, B e C (contato aluvião-calcário) e G, H, I e J (contato calcário-arenito) ⇒ área A, B, C, G, H e J constituída de calcario. Os pontos D, E e F servem de controle (afloramentos de calcário dentro da área).

c) Traçar o perfil 1-2 com sobreelevação 2;

Ev000.40:1

2EvEh

ãoSobrelevaç === → 000.20:1Ev =

d) Traçar um perfil que mostre a espessura real do dique de basalto maciço: para obtermos num perfil a espessura real de uma camada vertical é necessário que a direção perfil seja perpendicular à direção dessa camada. A escala horizontal será a mesma do mapa (1:40.000) e a escala vertical poderá ser tomada como 1:10.000, e seja 3-4 a direção desse perfil no mapa.

e) Determinar as espessuras das camadas: camadas horizontais: em planta ou nos perfis. Considerando o mapa, a espessura é dada pelos limites entre os contatos: ü Camada de aluvião – abaixo da curva de 400 m e pouco abaixo

da curva de 200 m → mínimo de 200 m; ü Camada de calcário – começa na conta 400 m e vai até a cota

580 m → 180 m; ü Camada de basalto vesicular – começa a 770 m ultrapassa a

cota de 1.200 m → mínimo de 430 m.

f) Determinar a espessura do dique de basalto maciço, somente pelo mapa: largura entre as linhas de contato = 0,6 cm x 40.000 = 240 m.

• EXEMPLO DE MAPA E PERFIL GEOLÓGICO COM CAMADAS HORIZONTAIS E VERTICAIS

ü No mapa geológico: os contatos (limites) entre as camadas acompanham o traçado das curvas de nível (limites entre o basalto, folhelho e calcário).

ü No mapa geológico: os contatos do dique de diabásio (camada vertical) aparecem segundo duas retas paralelas que cortam as curvas de nível.

ü No perfil geológico MN: aparecem 4 tipos de rochas. Notar as cotas verticais de contato: abaixo da cota 300, basalto; entre a 300 e 500, folhelho; acima da 500, calcário. O dique é delimitado pelos pontos 1 e 2 onde a reta MN corta o dique no mapa.

• EXERCÍCIO COM MAPAS GEOLÓGICOS COM CAMADAS INCLINADAS COM CÁLCULO DE DIREÇÃO, ÂNGULO DE MERGULHO E ESPESSURA DA CAMADA.

ü Direção: é a orientação em relação ao norte, da linha resultante da interseção do plano da camada com o plano horizontal. Ou seja, é a linha de interseção entre os planos delimitantes da camada com um plano horizontal. Para sua determinação basta unir dois pontos de mesma cota, da base ou do topo da camada.

ü Ângulo de mergulho: é o ângulo diedro formado pelo plano da camada com o plano horizontal, tomado perpendicularmente a sua direção. Para sua determinação é necessário conhecer as cotas de dois pontos do topo ou da base da camada e a distância que os separa.

ü Espessura da camada: somente pelo mapa pode-se também calcular a espessura da camada, bastando que se conheça as cotas de um ponto do topo e outra da base de uma camada e a distância horizontal entre esses pontos.

v 1º CASO: quando topo e base da camada cortam a mesma curva de nível. Os pontos A e B estão ambos na cota 200 m. Traçando-se as linhas de contorno estrutural MN e RS passando por A e B, obtém-se a distância horizontal dh.

v 2º CASO: quando topo e base não cortam a mesma curva de nível.

Os pontos A e B estão a cotas diferentes ∆h. Traçando-se por A e por B as linhas de contorno estrutural MN e RS obtém-se a distância horizontal dh.