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GAEC - Geologia Aplicada à Engenharia Civil

Origem e Formação dos Solos

Prof.: Flavio A. Crispim

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE

MATO GROSSO

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

SINOP - MT

2012

Prof. Flavio A. Crispim (Facet/Unemat)

Definição de solo

Pode ser definido como um sistema trifásico (fase sólida, líquida e

gasosa)

É constituído por materiais minerais e orgânicos

Cobre a maior parte das extensões continentais do planeta

Sólidos

Água

Ar

Solo saturado:

Sólidos

Água

1.

Intr

od

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o

Geologia Aplicada à Eng. Civil 2


Definição de solo

Em profundidade, apresenta seções aproximadamente paralelas,

denominadas horizontes ou camadas

Solo

Solo orgânico

Completamente

intemperizado

Altamente

intemperizado

Moderadamente

intemperizado

(50 a 90% de rochas)

Levemente

intemperizado

Rocha

Residual

maduro

Saprolito ou

Residual

jovem

Alteração de

rocha

Rocha

alterada

Regolito

DNIT (2006) Mitchell e Soga (2005)

1.

Intr

od

uçã

o



Definição de solo

Os horizontes são distintos do material de origem inicial em muitas

propriedades e características:

físicas, químicas, mineralógicas, biológicas e morfológicas

Estão submetidos à influência de fatores genéticos e ambientais

variados:

o próprio material de origem, a topografia, o clima e a ação de

macro e microorganismos

1.

Intr

od

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o



Definição de solo

O - camada superficial de orgânico, sob condições de boa drenagem

H - camada orgânica, sob condições de má drenagem

A - horizonte superficial mineral, caracterizado pela acumulação de

matéria orgânica decomposta associada com a fração mineral

E - horizonte mineral caracterizado pela perda por eluviação de argila

silicatada, óxidos de Fe e de Al ou matéria orgânica com resultante

acúmulo de quartzo e outros minerais mais resistentes de tamanho

areia ou silte

1.

Intr

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o

Horizontes



Definição de solo

B - acúmulo de argila, matéria orgânica e oxi-hidróxidos (Fe e Al)

C - material não consolidado relativamente pouco afetado por

processos pedogenéticos e

R - camada mineral consolidada, representada pela rocha inalterada

1.

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Horizontes



Definição de solo 1

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Horizontes



Definição de solo 1

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Origem 2

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Origem 2

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o Para fins geotécnicos, os solos, quanto a sua origem, podem ser

agrupados em dois grandes grupos: solos residuais e solos

transportados



Origem

Solos residuais

2.

Pro

ce

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açã

o São aqueles que permanecem no local onde se formaram

Os materiais vão se tornando tanto mais diferentes do material de

origem quanto mais afastados deste

O perfil é estruturado

verticalmente a partir da rocha sã


Solo

Solo orgânico

Completamente intemperizado

Altamente intemperizado

Moderadamente intemperizado

(50 a 90% de rochas)

Levemente intemperizado

Rocha

Residual maduro

Saprolito ou Residual jovem

Alteração de rocha

Rocha alterada

Regolito

DNIT (2006) Mitchell e Soga (2005)


Origem

Solos residuais

2.

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açã

o A rocha de origem condiciona em grande parte as características dos

solos residuais dela derivados


Decomposição de rochas (Adaptada de DNIT, 2006)

Tipo de rocha Composição mineral Tipo de solo

Basalto Plagioclásio; piroxênios Argiloso (pouca areia)

Quartzito Quartzo Arenoso

Filitos Micas (sericita) Argiloso

Granito Quartzo, feldspato, mica Areno-argiloso (micáceo)


Origem

Solos transportados

2.

Pro

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açã

o São aqueles que foram levados ao seu atual local por algum agente

transportador, dos quais se destacam a água, a gravidade, o vento e as

geleiras



Origem

Solos transportados

2.

Pro

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sso

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açã

o Os solos resultantes do transporte por força das águas são chamados

de solos aluvionares ou aluviões

São comuns camadas de granulometria distinta devidas a diversas

épocas de deposição



Origem

Solos transportados

2.

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açã

o Os solos formados por transporte devido à gravidade são chamados de

coluvionares

São formados pelo escorregamento, a partir elevações e encostas

ficando depositados aos pés das elevações



Origem

Solos transportados

2.

Pro

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açã

o O transporte pelo vento dá origem a depósitos eólicos em que

predominam partículas arredondadas devido ao intenso atrito entre as

mesmas

As geleiras ao se movimentar podem transportar materiais diversos,

formando depósitos em que uma matriz fina (argila, silte, areia) pode

envolver fragmentos rochosos dispersos



Intemperismo 2

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roce

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açã

o Conjunto de modificações físicas (desagregação), químicas

(decomposição) e biológicas que atuam sobre as rochas

Fatores que controlam a ação do intemperismo

Relevo:

ondulado, suave

Clima:

temperatura e chuvas

Tempo de exposição da

rocha

Fauna e flora:

fornecem matéria

orgânica para as

reações

químicas e

remobilizam materiais

Rocha de origem:

apresenta resistência

diferenciada às

condições do

ambiente



Intemperismo

Influência do relevo

2.

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o



Intemperismo

Influência do clima

2.

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Intemperismo


2.

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o

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rgila

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olo

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esmectita

caulinita

oxi-hidróxidos

de Fe e Al

Pluviosidade anual (mm)



Intemperismo


2.

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o



Intemperismo

Influência da rocha de origem

2.

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o Olivina

Augita

Hornblenda

Biotita

Plagioclásio Ca2+

Muscovita

Quartzo

Plagioclásio Na+

Feldspato K+

Esta

bili

dade c

rescente

Menor

I

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Intemperismo

Intemperismo físico

2.

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o



O intemperismo físico age fragmentando as rochas e aumentando a

superfície em contato com o ar e água, abrindo caminho para o

intemperismo químico

Intemperismo


2.

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o



Intemperismo


2.

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o



O ambiente da superfície terrestre, caracterizado por pressões e

temperaturas baixas e riqueza de água e oxigênio é muito diferente do

daquele em que as a maioria das rochas se formaram

Assim quando as rochas afloram à superfície a Terra seus minerais

entram em desequilíbrio e através de reações químicas transformam-se

em outros minerais mais estáveis nesse novo ambiente

O principal agente de intemperismo químico é a água da chuva que

infiltra e percola através das rochas

Intemperismo

Intemperismo químico

2.

Pro

ce

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o



Hidratação

Moléculas de água entram na estrutura do mineral alterando-a e

formando um novo mineral

Intemperismo


2.

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o



Hidratação

Moléculas de água entram na estrutura do mineral alterando-a e

formando um novo mineral

CaSO4 + 2 H2O → CaSO4.2H2O

Intemperismo


2.

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o

Anidrita Gipso



Dissolução

CaCO3 → Ca2+ + CO32-

NaCl → Na+ + Cl-

Intemperismo


2.

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o

Calcita Halita



Hidrólise

Os principais minerais formadores das rochas são os silicatos que

quando em contato com água sofrem hidrólise

Intemperismo


2.

Pro

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o



Hidrólise

Ocorre na faixa de pH de 5 a 9

Os íons H+, resultado da ionização da água, substituem nas estruturas

minerais os cátions K+, Na+, Ca2+ e Mg2+ que são liberados para a

solução do solo

A estrutura do mineral na interface sólido/solução é rompida liberando

Si e Al

Estes elementos podem recombinar-se formando minerais secundários

Intemperismo


2.

Pro

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o



Hidrólise total

Toda a sílica e potássio são eliminados

Condições de alta pluviosidade e drenagem eficientes

Formação de gibsita - Al(OH)3 (alitização)

KAlSi3O8 + 8 H2O → Al(OH)3 + 3 H4SiO4 + K+ + OH

Nessas condições também pode ocorrer formação de óxi-hidróxidos de

ferro (ferralitização)

Intemperismo


2.

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o



Hidrólise parcial

Sílica e potássio não são eliminados totalmente do perfil, e reagem

com o alumínio formando aluminossilicatos hidratados (argilominerais)

Parte da sílica e todo o potássio são eliminados (siatilização)

Formação de caulinita (relação Si:Al = 1:1, monossialitização)

2 KAlSi3O8 + 11 H2O → Si2Al2O5(OH)4 + 4 H4SiO4 + 2 K+ + 2 OH

Parte da sílica e parte do potássio são eliminados

Formação de esmectita (relação Si:Al = 2:1, bissialitização)

2,3 KAlSi3O8 + 8,4 H2O → Si3,7Al0,3O10Al2(OH)4K0,3 + 3,2 H4SiO4 + 2 K+ + 2 OH

Intemperismo


2.

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o



Oxidação

O principal exemplo é o ferro que se encontra nos minerais ferro-

magnesianos primários como a biotita, anfibólios, piroxênios e olivinas,

na forma de Fe2+

Liberado em solução, oxida-se a Fe3+ e precipita como novo mineral

Intemperismo


2.

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Piroxênio

FeSiO3

Fe2+ Oxi-hidróxidos

de ferro

Hematita

Fe2O3

Goethita

FeOOH

SiO2 O2

Fe3+

H2O



Ocorre quando as transformações causadas nas rochas tornam-se,

sobretudo estruturais

Ocorre importante reorganização e transferência dos minerais

formadores do solo, principalmente, argilominerais e oxi-hidróxidos de

ferro e alumínio

Desempenham papel importante neste caso a fauna e flora que

modificam e movimentam enormes quantidades de material

Pedogênese 2

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Pedogênese 2

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Gnaisse


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