ELEMENTOS DE GEOLOGIA

Transcrição

1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA FACULDADE DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE TRANSPORTES E GEOTECNIA ELEMENTOS DE GEOLOGIA Prof. Márcio Marangon Mestre (PUC-Rio) Doutor (COPPE/UFRJ)

2 Apresentação Há anos a disciplina ELEMENTOS DE GEOLOGIA vem adotando o livro texto Geologia Aplicada à Engenharia do Prof. Nivaldo José Chiossi, o qual consideramos ser a melhor publicação no gênero. A partir da dificuldade de aquisição do livro texto, em função de sua não reedição nos últimos anos, procurou-se escrever estas notas de aula, em sua 1ª Versão no 2º Semestre de 1995, para acompanhamento dos Acadêmicos ao curso e fonte de referência ao estudo da Geologia Aplicada à Engenharia. São utilizadas as diversas bibliografias apresentadas a seguir e referidas no texto pelo número entre parênteses, tendo a obra de Chiossi como a principal contribuição à elaboração desta. Gostaríamos de contar com a compreensão e colaboração dos Srs. Acadêmicos e outros leitores na identificação e comunicação das possíveis incorreções, que serão consideradas para o aperfeiçoamento deste trabalho. Agradeço ao Engº Paulo Afonso Valverde Junior do Laboratório de Geologia da Faculdade de Engenharia e ao Téc. Marcelo Bittencourt Villela do Projeto Solos - FCT/UFJF pela colaboração e edição desta publicação. O curso está estruturado em unidades a seguir apresentadas: Unidade 1 - Introdução à Geologia Unidade 2 - Elementos sobre a Terra e a Crosta Terrestre Unidade 3 - Mineralogia Unidade 4 - Rochas Magmáticas Unidade 5 - Rochas Sedimentares Unidade 6 - Rochas Metamórficas Unidade 7 - Propriedades das Rochas Aplicadas à Engenharia Unidade 8 - Intemperismo Unidade 9 - Solos * Nota em 10/03/2005 Estas notas de aula estão sendo disponibilizadas, em sua primeira versão em PDF, para atender o curso de Elementos de Geologia, ministrado pelo Prof. Geraldo Luciano de O. Marques, em 2005/1. Qualquer erro de formato, originado pala conversão de arquivo será corrigido oportunamente. 2

3 Bibliografia 1) Antunes, Franklin - Mineralogia e Petrografia - Departamento de Ciência dos Materiais e Metalurgia - PUC/RJ 2) Caputo, Homero Pinto - Mecânica dos Solos e suas Aplicações Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. 3) Chiossi, Nivaldo José - Geologia Aplicada à Engenharia. Ed. Grêmio Politécnico da USP 4) Guerra, Antônio Teixeira - Dicionário Geológico-Geomorfológico. Fundação IBGE 5) Leirz, Viktor Amaral, Sérgio Estanislau do - Geologia Geral Companhia Editora Nacional 6) Maciel Filho, Carlos Leite - Introdução à Geologia de Engenharia Editora da UFSM 7) Minette, Enivaldo - Geologia de Engenharia - Glossário de termos técnicos - Imprensa Universitária da UFV. 8) Nogami, Job Shuji - Geologia Aplicada - CAP. XXXI a XLIV - Editora da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. 9) Popp, José Henrique - Geologia Geral Ed. livros Técnicos e Científicos 10) Rodrigues, J.C. - Geologia para Engenheiros Civis Ed. MacGraw-Hill do Brasil Ltda. 11) Tognon, Antonio Antenor - Glossário de Termos Técnicos de Geologia de Engenharia - ABGE, ) Vargas, Milton - Introdução à Mecânica dos Solos Ed. MacGraw-Hill do Brasil Ltda. 3

4 Unidade 1 - INTRODUÇÃO À GEOLOGIA Geologia : Podemos definir geologia como a ciência que estuda a Terra em todos os seus aspectos, isto é, a constituição e estrutura do globo terrestre, as diferentes forças que agem sobre as rochas, modificando assim as formas do relevo e a composição química original dos diversos elementos, a ocorrência e a evolução da vida através das diferentes etapas da história física da terra (estudo dos seres antigos). (4) Em resumo conceitua-se GEOLOGIA como: Ciência da terra que trata de sua origem, composição (estrutura), de seus processos internos e externos e de sua evolução, através do estudo das rochas. É objeto da Geologia o estudo dos agentes de formação e transformação das rochas, da composição e disposição das rochas na crosta terrestre Divisão : Geologia Mineralogia Petrografia Geologia Física Sedimentologia Estrutural Teórica Geomorfologia ou Geral Geologia Histórica Paleontologia Estratigrafia Aplicada Economia Engenharia Mineração Petróleo Problemas de Engenharia Civil: FUNDAÇÕES, ESTRADAS, BARRAGENS, TÚNEIS, ÁGUA SUBTERRÂNEA, MATERIAIS, etc... Geologia Geral 4

5 * Parte Física Mineralogia : Estudo das propriedades cristalográficas (forma e estrutura), físicas e químicas dos minerais, bem como sua classificação. Petrografia : Se ocupa com a descrição e classificação das rochas, analisando sua origem, composição química, minerais que as compõem, estado de alteração, etc... Sedimentologia : Estudo dos sedimentos: sua origem, transporte, deposição, bem como seu modo de ocorrência na natureza. Estrutural : Investigação dos elementos estruturais presentes nas rochas e causados por esforços. Ex: fraturas, falhas, dobras, orientação de minerais, etc... Geomorfologia : Ciência que estuda a maneira como as formas da superfície da terra são criadas e destruídas. * Parte Histórica Paleontologia : Estuda os seres que viveram em épocas anteriores e que são conhecidos através de seus restos ou vestígios encontrados nas rochas. Estratigrafia : Estudo da sequência das camadas. Investiga as condições de sua formação e a correlação entre os diferentes estratos ou camadas. Geologia Aplicada Economia: Estudo dos materiais do reino mineral que o homem extrai da terra para a sua sobrevivência e evolução. Sub-orgânicas: carvão e petróleo Sub-inorgânicas: Fe, Al, Mn, Pb,Cu, Zn, Au etc. A geologia econômica é um ramo da geologia que estuda as matériasprimas do reino mineral que o homen extrai para suas necessidades e comodidades. A geologia econômica estuda os jazimentos de minerais metálicos, também, os não metálicos, sendo que o valor atual destes últimos é, em vários casos, três vezes maior que os primeiros. Além do mais, estuda a aplicação da geologia nos recursos minerais. (4) Compete à geologia econômica explicar a origem das diferentes jazidas minerais, enquanto à geografia cabe a missão de cartografar, ou melhor, de fornecer mapas em que as jazidas possam ser visualizadas no espaço terrestre. (4) Engenharia: Entende-se por Geologia Aplicada à Engenharia, ou Geologia de Engenharia, o emprego dos conhecimentos geológicos para a solução de certos problemas de Engenharia Civil, principalmente nos setores de construção de rodovias/ferrovias, implantação de barragens, abertura de túneis e canais, obtenção de água subterrânea, projeto de fundações de obras em geral, etc... A Geologia de Engenharia, além de sua raíz na Geologia, tem ligações muito fortes com a Mecânica dos Solos e Mecânica das Rochas. Estas três juntas formam a Geotecnia. 5

6 Na prática profissional, Geólogos, Engenheiros Civis e Engenheiros de Minas desenvolvem atividades complementares uma das outras, havendo, necessariamente, uma certa superposição de conhecimentos. As atribuições de cada profissional não é ainda uma questão definida, sendo, antes, uma questão de reflexão. Pode-se dizer, de modo geral, que cabe ao Geólogo fazer os levantamentos e toda investigação necessária para apresentar ao engenheiro a natueza e situação (composição, propriedades, disposição, estruturas, etc...) dos terrenos sobre os quais serão construídas as obras. Cabe ao Engenheiro civil projetar e construir todas as obras usando os levantamentos geológicos e solicitando, quando necessário, novos dados. Na prática, essas tarefas não são bem delimitadas. O Engenheiro, não encontrando as respostas necessárias às suas dúvidas, vai frequentemente buscá-las, por si próprio, em ensaios e experimentos de campo que forneçam tais respostas. (6) Aplicações da Geologia em Projetos de Engenharia Civil: Atividades de Superfície : a) Obtenção de materiais para construções em geral. b) Construção de estradas, corte em geral e minas a céu aberto. c) Fundações de Edifícios. d) Obtenção de água subterrânea. e) Barragens de terra e aterros em geral. f) Túneis e escavações subterrâneas. a) Obtenção de materiais para construções em geral. A procura de ocorrências naturais (jazidas) de materiais de construção como pedras, saibros, argilas para exploração, constitue uma das fases importantes do planejamento das obras civis de vulto. Nas obras situadas nas grandes cidades e nas proximidades das mesmas, o material de construção necessário poderá ser adquirido de fornecedores (pedreiras, areais...) já instalados. A maioria das grandes obras rodoviárias, ferroviárias, hidráulicas, habitacionais etc. utiliza jazidas próprias. A localização adequada das jazidas que forneçam materiais de boa qualidade é um dos fatores que mais influem no custo e no andamento das grandes obras civis. Identificação de jazidas naturais para exploração de material. - Pedreiras (Pedra): Utilizadas para confecção de concretos, pavimentação, revestimentos de fachadas de edifícios,etc... - Jazidas de Cascalhos e Areia: Utilizados para revestimento de leitos de estradas, construção de aterros de terra, concretos, obras de drenagem, etc... - Jazidas de Argila: para impermeabilização de obras de terra, para cerâmica em geral (fabricação de tijolos). 6

7 Foto 01 - Vista da construção de aterro nas proximidades do Aeroporto de Juiz de Fora A fotografia mostra um exemplo de obra - construção de aterro - em que o material utilizado na construção é basicamente um solo argiloso (Argila) extraído de jazida (assinaladas com setas) próximo ao local de construção do aterro, com pequena distância de transporte do material. A potencialidade de uma região, quanto à possibilidade de existirem ocorrências favoráveis para a exploração de jazidas (materiais minerais nobres, como o mármore, granito...) pode ser verificada facilmente pelo simples exame dos mapas geológicos. O sucesso dessa verificação dependerá muito da peculiaridade geológica da região e dos detalhes dos mapas disponíveis. b) Construção de estradas, corte em geral e minas a céu aberto. Para que sejam asseguradas as condições de conforto, segurança e economia na construção de uma rodovia, além das condicionantes geométricas de traçado, há que se proceder as investigações de natureza geológica e geotécnica da região a atravessar, as quais constituem os fundamentos dos estudos de drenagem e de estabilidade dos cortes e túneis, aterros e seus terrenos de suporte, fundações de obras de arte e dimensionamento dos pavimentos. (2) 7

8 Os problemas de fundações de aterros para estradas surgem, em geral, na construção de aterros sobre argilas moles ou terrenos pantanosos, quando então é de se prever o aparecimento de grandes recalques ou, até mesmo, a ruptura da fundação (2). A geologia local pode ser fator determinante para a inviabilização (econômica) de determinados traçados inicialmente idealizados. A figura acima ilustra (à esquerda) um escorregamento superficial de solo sobre a ocorrência de uma rocha e a outra a diferença de estabilidade num mesmo vale. c) Fundações de Edifícios. (6) A escolha do tipo de fundação é responsabilidade do engenheiro projetista e é feita baseada nas informações geológicas, as quais devem fornecer dados sobre o terreno de fundação. O método mais comum para investigação geológica da fundação de edifícios é o de sondagem à percussão com circulação de água, acompanhado pelo ensaio normalizado de penetração (SPT) ou sondagem de simples reconhecimento do solo (Normas ABNT). Este método fornece um perfil com a descrição das camadas do solo e a resistência oferecida por elas à penetração de um amostrador normalizado. Pode fornecer, ainda, a profundidade do nível de água estático. Quando a fundação é rochosa, ou parcialmente rochosa, usa-se outro método de sondagem, a sondagem rotativa com broca de diamante e extração de testemunho de sondagem. A rocha amostrada é descrita e avaliada quanto à resistência. Em casas ou construções que aplicam baixa tensão sobre o solo, muitas vezes não são realizadas sondagens. Vale, neste caso, a experiência do Engenheiro responsável, ou mesmo construtor, para estabelecer até onde deve ir a escavação para ser colocada a fundação classificada como superficial. A experiência é reforçada pelo conhecimento dos solos da região. Para fundações de barragens ou outras obras que exijam estudos especiais usam-se todos os métodos de investigação geológica. Neste caso, os mapas geotécnicos podem fornecer valiosas informações. 8

9 Condições geológicas desfavorável para fundações superficiais (sapatas). d) Obtenção de água subterrânea. (3) O interior da Terra, composto de diferentes rochas, funciona como um vasto reservatório subterrâneo para a acumulação e circulação das águas que nele se infiltram. As rochas que formam o subsolo da Terra, raras vezes, são totalmente sólidas e maciças. Elas contêm numerosos vazios chamados também de interstícios, que variam dentro de uma larga faixa de dimensões e formas. Apesar desses interstícios poderem atingir dimensões de uma caverna em algumas rochas, deve-se notar que a maioria tem dimensões muito pequenas. São geralmente, interligados, permitindo o deslocamento das águas infiltradas. Em consequência da infiltração, a água precipitada sobre a superfície da terra penetra no subsolo e através da ação da gravidade sofre um movimento descendente até atingir uma zona onde os vazios, poros e fraturas se encontram totalmente preenchidos d água. Esta zona é chamada zona saturada. Essa zona é separada por uma linha conhecida como nível freático ou lençol freático. A utilização da água existente no subsolo é feita através de poços caseiros e profundos, conforme a profundidade alcançada. 9

10 Ciclo Hidrológico da Água - Infiltração e formação de lençol freático (L.F.) Grande número das obras de Engenharia encontram problemas relativos às águas subterrâneas. A ação e a influência dessas águas têm causado numerosos imprevistos e acidentes. Os casos mais comuns desse tipo de problema são verificados em cortes de estradas, escavações de valas e canais, fundações para barragens, pontes, edifícios, etc. De acordo com o tipo de obra, executa-se um tipo de drenagem ou rebaixamento do lençol freático. A construção de edifícios, barragens, túneis, etc., normalmente requer escavações abaixo do lençol freático. Tais escavações podem exigir tanto uma drenagem, como um rebaixamento do lençol freático. São vários os métodos para eliminar a água existente no subsolo. e) Barragens de terra e aterros em geral. (2) As barragens são estruturas construídas em vales e destinadas a fechá-los transversalmente, proporcionando assim um represamento de água. A água acumulada por uma barragem é utilizada para as três seguintes finalidades principais: abastecimento de cidades, suprimento à irrigação e produção de energia elétrica. Estas são portanto barragens de acumulação. As que se destinam ao desvio dos cursos d água denominan-se barragens de derivação. A escolha do local para implantação de uma barragem é feita segundo um planejamento geral em que interferem as condições geológicas e geotécnica da região e ainda fatores hidráulicos, hidrelétricos e político-econômicos. O estudo de uma barragem e, em particular, da sua fundação, requer preliminarmente as seguintes investigações: Topográficas: Cumpre, previamente, um levantamento topográfico da região onde deverá ser construída a barragem, delineando-se assim a sua bacia de acumulação. Hidrológicas: Tais investigações, de grande importância, visam a conhecer o regime de águas da região. Geológicas: O conhecimento das condições geológicas da região é de importância fundamental. Basta observar que das causas de acidentes de barragens nos Estados Unidos, pelo menos 40% são, direta ou indiretamente, de ordem geológica. O trabalho do engenheiro deve, portanto, ser secundado pelo de um experiente geólogo de barragens. A prospecção geológica refere-se em particular ao estudo das rochas, com especial atenção quanto aos seus eventuais fendilhamentos. 10

11 f) Túneis e escavações subterrâneas. (6) O objetivo dos túneis é permitir uma passagem direta através de certos obstáculos, que podem ser elevações, rios, canais, áreas densamente povoadas, etc... São elementos de transporte, com exceção daqueles usados em mineração. São exemplos os túneis ferroviários, rodoviários, de metrôs, de transporte de fluídos (água). No transporte de água, a finalidade pode ser tanto para obtenção de energia, como de abastecimento de populações. 11

12 12

13 Os túneis são também frequentemente usados em barragens como obras auxiliares, através dos quais as águas do rio são desviadas a fim de permitirem a construção das estruturas da barragem no leito do rio. Os túneis de desvio são, em certos casos, aproveitados posteriormente como túneis de adução, isto é, transporte das águas do reservatório até a casa das máquinas. Na maioria dos casos, o traçado, tamanho e forma da seção do túnel são estabelecidos anteriormente ao reconhecimento geológico, escolha esta governada primeiramente pelos interesses de tráfego e transporte. Este deve ser o caso dos túneis urbanos, rodoviários e ferroviários e, também, nos túneis de condução de água, nos quais as condições hidráulicas determinam seu tamanho e forma. A tendência para o traçado de um túnel é mantê-lo o mais reto possível, não só por seu percurso menor, mas também pela simplificação da construção e da sua locação topográfica. O encontro de algumas condições geológicas particularmente ruins, durante o reconhecimento prévio, pode dar lugar a um novo traçado do túnel Atividades de Profundidade: a) Abertura (escavações) túneis para uso civil. Obras civis envolvendo escavações subterrâneas em rochas e solos exigem estudos geológicos geotécnicos detalhados e específicos, para seu sucesso. Geologia - Fatos determinantes, definição de projeto adaptado as paticularidades local. Engenharia Civil - Conhecimentos técnicos científicos para a execução da obra de engenharia. b) Escavações de Minas em profundidade c) Cavernas para hidroelétricas Atividades Especiais: a) Engenharia de Petróleo b) Engenharia Geotécnica em Geral c) Engenharia do Meio Ambiente (armazenamento de produtos radioativos) 13

14 Unidade 2 - ELEMENTOS SOBRE A TERRA E A CROSTA TERRESTRE Terra: Esferóide achatado nos Pólos e dilatado no Equador. Diâmetro Polar: Km. Diâmetro Equatorial: Km. Maior elevação: Everest 8.840m (HIMALAIA). Maior depressão: Fossas Filipinas m. Massa (calculada mediante a lei da gravitação de Newton): 6 sextilhões de toneladas. Densidade: 5,52 (5,52 vezes o peso da água). Rochas de ocorrência na superfície: d = 2,7-3,0 ; interior da terra: > Densidade. Conclusão: Materias de ocorrência em maiores profundidades apresentam maior densidade Composição da terra: Raio Médio: 6300 Km. Perfuração Atingida: 7Km (0,1%). Informações sobre o interior da terra: Meios Indiretos. Estudos de Propagação de ondas sísmicas originadas por terremotos; cujas vibrações são medidas por sismógrafos. Velocidade f (densidade, estado físico,...). Sismologia: Ciência dos terremotos (abalos sísmicos). Um abalo sísmico produz ondas de várias espécies. (1) Dentre elas devemos considerar, por ora, as ondas de compressão ou longitudinais, e as ondas de distorsão ou transversais. As ondas longitudinais apresentam maior velocidade de transmissão e por isso são ditas principais ou ondas P. A vibração se dá na direção da propagação, de modo análogo às ondas sonoras. As onda transversais são mais lentas e são também denominadas ondas secundárias ou ondas S. A vibração se faz em direção perpendicular à direção de propagação do modo análogo às ondas luminosas. Não se propagam num meio fluido. 14

15 A velocidade das ondas P e S dependem da densidade do meio em que se propagam. Ao atingirem a superfície de separação de dois meios fisicamente diferentes elas ficam sujeitas aos fenômenos da refração e da reflexão, dando lugar a uma descontinuidade na curva da velocidade, em função da profundidade. Existem duas descontinuidades mais importantes chamadas de 1ª ordem, por corresponderem a uma alteração muito sensível na curva velocidade-profundidade. a) Descontinuidade Mohorovicic - observada numa profundidade de 30 à 50 km nas regiões continentais e muito menos nas regiões oceânicas. b) Descontinuidade de Weichert-Gutenberg - mais notável do que a primeira, a uma profundidade de km. Ambas as descontinuidades descritas verificam-se para as ondas P e S. Convém observar que as ondas S (transversais) não são propagadas em profundidades superior a km; logo, o material no interior correspondente à descontinuidade Weichert-Gutenberg se comporta como um líquido relativamente à propagação das ondas elásticas. Limites da crosta, manto e núcleo: As descontinuidades de Mohorovicic de Weichert-Gutenberg são adotadas para delimitar as partes do globo. Assim temos: a) Crosta - que vai desde a superfície até a descontinuidade abaixo dos oceanos e de 30 à 50 km nas regiões continentais. A crosta terrestre será estudada no ítem seguinte. b) Manto - Compreendido entre as descontinuidades de Mohorovicic e do Weichert- Gutenberg, com uma espessura de km. De acordo com a velocidade de transmissão das ondas sísmicas identificou ser formado de material de silicatos, alguns sulfetos e óxidos de ferro. d = 3,3-4,7 c) Núcleo - compreendido entre a descontinuidade de Weichert-Gutenberg e o centro da terra. É formado de um material que se comporta na parte exterior como um líquido e na parte mais interna possivelmente sólida - Ligas de ferro e níquel. d =: 12, Crosta (Litosfera): 15

16 Baseado na velocidade de propagação das ondas P, a crosta terrestra pode ser dividida em duas camadas, SIAL, ou camada granítica e SIMA, ou camada basaltica. Regiões Continentais: Zonas superiores (placas), predominância de rochas de constituição granítica, ricas em sílica e alumínio. SIAL Regiões Marinhas e inferiores aos continentes: predominância de rochas de constituição basáltica, ricas em silicatos de magnésio e ferro. SIMA O SIAL propaga as ondas elásticas com uma velocidade de 6,0 a 6,5 km /seg. compatível com o valor observado em laboratório para o granito em condições de temperatura e pressão correspondente a profundidade relativamente pequenas. O SIAL é a camada superior da crosta e em geral está coberta pelas formações sedimentares. O termo SIAL vem de Si e Al que são elementos predominantes no granitos. O SIMA (Si e Mg) é a camada inferior da crosta e propaga as ondas elásticas, com maior velocidade (de 6,5 a 7,0 km/seg. segundo Gutenberg ), cuja ordem de grandeza é verificada em laboratório para as rochas basálticas. Estima-se que nas regiões continentais a espessura do SIAL é da ordem de 15 km e a espessura do SIMA é da ordem de 30 km. Já nas regiões oceânicas, o SIAL está praticamente ausente e o SIMA tem de 5 à 10 km de espessura. Constituição: Rochas (Agregados naturais de uma ou mais espécies de minerais. Constituindo assim unidades mais ou menos definidas da crosta terrestre) Classificação quanto a gênese (Formação): Magmáticas: São aquelas formadas a partir do resfriamento e consolidação do magma, que é um material em estado de fusão no interior da terra. Sedimentares: Formadas por consolidação de materiais derivados da decomposição e desintegração de qualquer rocha. Metamórficas: Aquelas originadas pela ação da pressão, temperatura e de soluções químicas de outra rocha qualquer. Composição: 16

17 Rochas Sedimentares Rochas Magmáticas (e Metamórficas) Rochas Magmáticas (e Metamórficas) Rochas Sedimentáres 5% 75% 25% 95% RELAÇÃO SEGUNDO VOLUME DA CROSTA RELAÇÃO SEGUNDO ÁREA Composição média, em óxidos, para a crosta nas áreas continentais: SiO ,2 % Na 2 O... 3,9 % Al 2 O ,6 % MgO... 3,6 % Fe 2 O ,0 % K 2 O... 3,2 % FeO... 7,0 % CaO... 5,2 % Elementos químicos mais comuns na Crosta da Terra: PESO (%) VOLUME (%) O 46,6 92,0 Si 27,7 0,8 Al 8,1 0,8 Fe 5,0 0,7 Mg 2,1 0,6 Ca 3,6 1,5 Na 2,8 1,6 K 2,6 2, Escala geológica do tempo: Idade da Terra?? - Dados Bíblicos - Extrapolação sobre a velocidade de fenômenos Geológicos atuais, transferindo-se seus resultados para o passado. - Estudos modernos: Radioatividade. Possibilidade de determinação do tempo de transmutação de um elemento em outro (mudança do nº atômico com o tempo). MEIA VIDA DE UM ELEMENTO Tempo T no qual METADE da massa inicial estará transformada em outro elemento. Após 2T a metade desta nova massa se desintegra, restando a quarta parte. Função exponencial com o tempo 1g Urânio 4,6 bilhões 0,5g U 25% 1

18 de anos 0,43 g Pb 65% 0,07g He 10% MÉTODO ATUAL: POTÁSSIO - ARGÔNIO T= 1,3 Bilhões de anos MÉTODO RUBÍDIO - ESTRÔNCIO: Para rochas mais antigas T= 50 Bilhões de anos ESCALA GEOLÓGICA DO TEMPO ERAS PERÍODOS TEMPO EM MILHÕES DE ANOS CENOZÓICA QUATERNÁRIO 0-1 MESOZÓICA PALEOZÓICA PRÉ - CAMBRIANO SUPERIOR MÉDIO INFERIOR INÍCIO DA TERRA TERCEÁRIO CRETÁCEO JURÁSSICO TRIÁSSICO PERMIANO CARBONÍFERO DEVONIANO SILURIANO ORDOVICIANO CAMBRIANO CARACTERÍSTICAS HOMEM MAMÍFEROS RÉPTEIS GIGANTESCOS ANFÍBIOS PEIXES INVERTEBRADOS + 2 Bilhões RESTOS RAROS DE ESPONJAS, BACTÉRIAS, FUNGOS + 4,5 Bilhões 2

19 Unidade 3 - MINERALOGIA Mineral: elemento constituinte das rochas Conceito: Mineral: Compostos químicos formados por processos inorgânicos da natureza, de composição química definida. Os minerais em geral são sólidos. Somente a água e o mercúrio se apresentam no estado líquido, em condições normais de pressão e temperatura. São formados a partir de determinados arranjos entre átomos de diferentes elementos químicos em proporções adequadas. Petróleo e Âmbar: são considerados minerais, apesar de não terem composição química definida e serem matéria orgânica. Cristal: Formados quando há um ambiente favorável (lento aquecimento). Os grupos de átomos (moléculas) se juntam em forma ordenada. É definido numa geometria em que as faces são planas. "Toda formação em Cristal é identificado como matéria mineral, mas nem todo mineral se apresenta em forma de cristais". A figura ao lado mostra um mineral: Composição: Sio 2 (Sílica) Classificação Química: Silicato (será estudado a seguir) Variedade: Ametista - Quartzo Roxo - em forma de cristais (extremidades) prismáticos hexagonais Propriedades dos Minerais: Propriedades Morfológicas: Hábito: Maneira mais freqüente com que um mineral ou cristal se apresenta. Todos minerais estão enquadrados em um dos tipos de sistema cristalino. Ex. Quartzo: Prismático, terminando por faces de romboedro. Feldspatos: Prismas monoclínicos ou triclínicos. Micas: Placas tabulares. Simetria: Associação de Minerais: Não será estudado no Curso 19

20 A figura acima mostra a proporção dos comprimentos de eixos, ângulos formados, figuras geométricas correspondentes e a forma mais comum de um mineral se cristalizar. (9) Propriedades Físicas Dureza: É a resistência ao risco. É dada pela escala empírica de MOHS. Dureza Mineral 1 Talco 2 Gesso 3 Calcita 4 Fluorita 5 Apatita Dureza Mineral 6 Ortoctlásio 7 Quartzo 8 Topázio 9 Coríndon 10 Diamante Obs.: A variação da dureza dessa escala não é gradativa ou proporcional Dureza função de: - composição química - estrutura cristalina Ex.: Diamante e grafita - carbono 10 1 a 2 Traço: É a propriedade de o mineral deixar um risco de pó, quando friccionado contra uma superfície não polida de porcelana branca. Dureza superior ao da porcelana (7) - incolor (provoca um sulco na porcelana). O traço nem sempre apresenta a cor do mineral. Ex.: Hematita (preto - cinzento) Traço Vermelho - Sangue 20

21 Clivagem: É a propriedade de os minerais se partirem em determinados planos ou já apresentarem esses planos, de acordo com suas direções de fraqueza. Proeminente Perfeita (aspereza) Distinta (escalonamento) Indistinta Mica/calcita Feldspatos Fluorita Apatita Direções de Clivagem: (A) segundo uma única direção, (B) se faz em dois planos, (C) segundo três direções, (D) três direções em ângulos não reto e (E) em octaedro.(9) Fratura: Quando os minerais não se partem em planos, mas segundo uma superfície irregular. Conchoidal (Concavidades ± profunda) Plana Irregular Tenacidade: É a resistência ao choque de um martelo, ou ao corte de uma lâmina de aço. Quebradiços ou friáveis - reduzem-se a pó quando submetidos à pressão. Ex: calcita Sécteis - podem ser cortados por uma lâmina. Ex: gipsita Maleáveis - redutíveis a lâminas pelo martelo. Ex: ouro Flexibilidade: Propriedade que os minerais possuem de sofrerem deformações Def. Elástica: Deixa de existir quando retirado o esforço Ex: mica Def. Plástica: Permanece após a retirada do esforço. Ex: talco Peso Específico: (Densidade) 21

22 G = peso volume "y" do mineral peso volume "y" de água destilada a 4 C Fatores que influenciam no peso específico: a) natureza dos átomos Peso Atômico > G > b) estrutura atômica diamante compacto (3,5) grafita menor no. de átomos (2,2) Volume Brilho: É o aspecto da reflexão da luz na superfície do mineral. Metálico: Semelhante ao brilho dos metais polidos. Não metálico: Outro aspecto. (vítreo, sedoso, acetinado, graxo, resinoso, adamantino) Cor: Observação em superfície de fratura recente. A superfície exposta ao ar se transforma, formando películas de alteração Propriedades Químicas: De acordo com a sua composição química, os minerais podem ser classificados em: ÓXIDOS, SILICATOS, SULFATOS, CARBONATOS, SULFETOS Óxidos: Anídricos: Ex. Gelo H 2 O Hematita Fe 2 O 3 Magnetita Fe 3 O 4 Corindon Al 2 O 3 Hidratados: Ex. Geotita Bauxita FeO(OH) Hidratados de Alumínio Carbonatos: Ex: Calcita CaCO 3 Dolomita CaMg(CO 3 ) Magnesita MgCO 3 Siderita FeCO 3 Silicatos: Principal classe de minerais - Será estudada na sub-unidade 3.4 Sulfetos: Ex: Grupo do Quartzo Grupo dos Feldspatos Grupo das Micas Grupo dos Piroxênios e Anfibólios 22

23 Ex: Galena PbS Pirita FeS 2 Blenda ZnS Calcopirita CuFeS 2 Sulfatos: Ex: Barita Gipsita BaSO4 CaSO4.2H2O Rocha: Minerais Máficos + Félsicos Minerais Máficos: Contém Fe e Mg em sua composição química. Minerais escuros. Minerais Félsicos: Não contém Fe e Mg. São minerais de cor clara Minerias de uma Rocha: A fotografia ao lado apresenta uma amostra de uma rocha, no caso GRANITO, em que os minerais essenciais são: - Quartzo - Feldspato e - Mica Apresenta os seguintes minerais acessórios: - Anfibólio - Piroxênio - Zircão - Apatita Minerais que formam as rochas mais comuns da Crosta Minerais essenciais (Aparecem com a maior percentagem) Grupo dos Feldspatos 60% Grupo do Quartzo 12% Grupo dos Piroxênios e Anfibólios 17% ROCHA Grupo das Micas 4% Minerais acessórios Que não predominan na constituição das rochas. Não são considerados na classificação de uma rocha. Minerais acessórios 7% Características dos Silicatos: 23

24 Silicatos: Compostos químicos mais presentes na constituição das rochas. Grupo dos Feldspatos: KAlSi 3 O 8 - Ortoclásio Feldspatos alcalinos ou ortoclásios NaAlSi 3 O 8 - Albita Feldspatos alcali-cálcicos ou plagioclásios CaAl 2 Si 2 O 8 - Anortita Clivagem: 2 direções Cor: Ortoclásios: Creme, tijolo, róseo ou vermelho (impurezas da hematita) Plagioclásios: Cinza, branco, pardo, esverdeado. Brilho: Vítreo em fratura recente Ocorrência: Rochas Magmáticas e Rochas Metamórficas, mais raros nas Rochas Sedimentares porque se decompõe em argila e caulim. Grupo do Quartzo: SiO 2 (sílica) - Cristalizado macroscopicamente - Quartzo (branco) Ametista (roxa) - Amorfa (não apresenta estrutura cristalina) - Opala - Microcristalina - Calcedônia Clivagem: Ausente Cor: Branco (incolor-cinza-roxa) Brilho: Vítreo Ocorrência: Deve ser suspeitada em quase todo tipo de rocha. Amostra de Quartzo em Cristais Amostra de Calcedônia - Ágata Polida Grupo dos Piroxênios e Anfibólios: 24

25 São minerais de aparência muito similar. São prismáticos, de cor escura (quantidade de Fe e Mg), com clivagem em 2 planos. PIROXÊNIOS ANFIBÓLIOS Clivagem: Quase perpendicular Oblíquos Cor: Verde escuro a preto, verde claro,cinza, claro, branco azulado Brilho: Vítreo Vítreo sedoso Ocorrência: Principalmente Rochas Principalmente Magmáticas e também Metamórficas e Metamórficas também em Magmáticas. * São muito susceptíveis à alteração em clima úmido, com formação de minerais argilosos e liberação de hidróxidos de Ferro e Manganês, conferindo uma coloração avermelhada ao mineral da rocha em alteração ou aos solos deles derivados. Grupo das Micas: Minerais caracterizados por uma ótima clivagem laminar e boa elasticidade. Distiguem 2 variedades principais: Mica branca Muscovita Mica Preta Biotita Clivagem: Brilho: Perfeita em 1 direção Acetinado Ocorrência: Magmática e Metamórfica A Biotita se altera facilmente por hidratação, enquanto a muscovita não tão facilmente. Amostra de Anfibólio - Amianto Amostra de Rocha com Cristais (Lâminas) de Mica Preta - Biotita 25

26 Unidade 4 - ROCHAS MAGMÁTICAS (ou Ígneas) Formadas a partir do resfriamento e posterior consolidação do magma no interior ou na superfície da crosta terreste Magma: Material em estado de fusão no interior da terra. Mistura complexa de silicatos, óxidos, fosfatos e compostos voláteis, sendo a água o mais importante. O Magma seria a rocha em estado de fusão. As temperaturas medidas em corridas de lava são da ordem de 900 a 1150 C. Quanto à acidez os magnos podem ser classificados como: Ácido - teor de SiO 2 (sílica) > 65% Básico - " " entre 45 a 65% Ultra básico - " " < 45% Lava: Magma que atinge a superfície da terra, através dos vulcões, vindo de certas profundidades (regiões superaquecidas). É expulsa de maneira calma ou acompanhada de explosões (quando a emissão de gases aquecidos ocupam considerável volume das lavas - formação de partículas finísssimas denominadas Cinzas vulcânicas ). A figura ilustrra uma região de vulcanismo, observe a câmara magmática e o orifício de extravazamento 26

27 4.2 - Rochas Magmáticas Vulcânicas, Extrusivas ou Efusivas: Quando o magma atinge a superfície da terra, esparramando-se. Rochas formadas na superfície (derrames). O resfriamento é rápido, não passando por estágios de resfriamentos. Os cristais da rocha são muito pequenos, microscópicos (granulação AFANÍTICA). DERRAME = f (fluidez) FLUIDEZ = f (composição química) Formações: Derrames Magmas básicos (pobre em sílica e rico em Fe e Mg - de coloração mais escura). São mais móveis e menos viscosos. Alcançam grandes distâncias do ponto de estravasamento. Estruturas Vulcânicas Magmas ácidos. Há um acúmulo de material próximo do orifício de estravasamento não se derramando. Ex. de Rocha de origem vulcânica (formação extrusiva): 27

28 Basalto: Rocha básica, constituída essencialmente de plagioclásios cálcicos e piroxênios. A coloração é bem escura, chegando a ser preta. O Basalto é a rocha efusiva correspondente do GABRO(rocha intrusiva correspondente). Recobre extensas áreas da região sul do Brasil: Formação de solos escuros Terra roxa. Tipos (conforme sua estrutura): Denso ou maciço: Estrutura compacta Vesicular: Apresenta cavidades Vesicular Amigdaloidal: Cavidades prenchidas com minerais claros como Exemplo de um basalto vesicular amigdaloidal Rochas Magmáticas Plutônicas ou Intrusivas: Quando o magma não consegue romper as camadas superiores da crosta. O resfriamento é gradual, passando por estágios de resfriamentos dando origem a rochas cristalinas, de constituição macroscópica (granulação FANERÍTICA). As rochas consolidadas no interior da crosta dependem da estrutura geológica e da natureza das rochas que elas penetram. As formas intrusivas mais comuns: a) Sills: Camadas de rocha de forma tabular, relativamente pouco espessas. Magma que penetrou nas camadas de rocha, em posição aproximadamente horizontal. b) Diques: São formações normalmente verticais, mais ou menos tabulares, que cortam angularmente as camadas de rochas invadidas. Saliências espassadas (rocha) em superfície de terreno: Quando a rocha encaixante é mais resistente à erosão que a rocha encaixada. c) Batólitos: São grandes massas magmáticas consolidadas internamente e de constituição granítica. Sendo o granito o exemplo mais representativo desta formação. Quando expostas pela erosão, abrangem grandes áreas. 28

29 Figura publicada por Chiossi (3) Ex: de Rocha de origem plutônica (formação intrusiva): Granito: Rocha ácida, constituída de quartzo e feldspatos alcalinos e acessoriamente por biotita, muscovita... A coloração pode ser branca, cinza, rósea ou vermelha, dependendo da cor dos feldspatos. Se apresenta em batólitos. Muito utilizado na construção civil para revestimento de fachadas de edifícios, ou como brita para concretos e para pavimentação de ruas (em pedras) Classificação das Rochas Magmáticas: Percentagem de sílica: Cor dos minerais: Granulação: Ácidas - sílica > 65% Intermediárias - " 65-52% Neutras ou básicas - " < 52% Leucocráticas - < 30% minerais máficos Mesocráticas % " Melanocráticas - > 60% " Granulação grossa médio > 5 mm (rochas de grande profundidades) Granulação média 1 a 5 mm Granulação fina médio < 1 mm (rochas formadas na superfície) 29

30 30

31 Unidade 5 - ROCHAS SEDIMENTARES Definição: Rochas que resultam da desintegração e decomposição de rochas preexistentes (magmáticas, metamórficas ou sedimentares), graças a ação de intemperismo -conjunto de processos mecânicos, químicos e biológicos que ocasionam a transformação das rochas em sedimentos. Ciclo de transformações através do qual se formam as rochas sedimentares. Rocha Preexistente (Magmática, Sedimentar ou Metamórfica) Desintegração (ação física) Decomposição (ação química) Intemperismo Fragmento de todos os tamanhos Soluções de Ca, Mg, K, SiO 2 coloidal, argilas e óxidos de Ferro Detritos Soluções Transporte e Distribuição (Por gravidade, galerias, vento, água, organismos, rios etc...) Rocha Sedimentares Sedimentos clásticos ou mecânicos Precipitados químicos e orgânicos (arenitos conglomerados, folhelhos (calcário dolomitos, sal, carvão etc...) etc...) Sedimentos de Origem Mecânica A fotografia acima mostra a transformação de pedregulhos (em formas de seixos rolados) em um sedimento arenoso. 30

32 Na classificação e identificação dos solos ou sedimentos e comum utilizar-se a nomeclatura apresentada, e oficializada pela ABNT, abaixo: Condições para formação das Rochas Sedimentares (3) - Presença de rochas (fonte de materiais). - Presença de agentes que desagregem ou desintegrem as rochas (ação de intemperismo). - Presença de um agente transportador dos sedimentos recém-formados (água, vento, etc). -Acúmulo de material (sedimentos) em local favorável ao processo de sedimentação (bacias de acumulação). - Consolidação desses sedimentos através do peso das próprias camadas superiores e/ou por meio de soluções cimentantes (carbonatos, óxidos...) Diagênese: Fenômemo que compreende as modificações sofridas pelos sedimentos até a formação da rocha definitiva Exemplos de Formação: Folhetos - formado a partir de sedimentos muito finos (argilas, < min), densamente compactados e/ou cimentados. É finamente estratificado (apresenta planos de deposição de material), fragmentando-se de modo lamelar, em plaquetas. Indica sempre a decomposição de sedimentos em ambiente calmo, em lagos ou regiões de água estagnada. 31

33 Argilitos - Semelhantes aos folhetos sendo a estratificação não facilmente notada. Formação Sedimentar - Estratificação plano-paralela de camadas entre siltitos e argilitos (9) Arenitos - Rocha detrítica, compostos predominantemente de grãos de quartzo (areias). O sedimento é atravessado por uma solução que pode ser de sílica, carbonato de cálcio, óxido de ferro, etc. que pode agir como um verdadeiro cimento. O tipo de cimento é que dá as propriedades de resistência da rocha assim formada. Arenito: areia + calcário areia + óxido de ferro... 32

34 Arenito eólico com estratificação - deposição dos sedimentos - cruzada (9) Classificação das Rochas Sedimentares Sua classificação se baseia no tipo de agente que transportam os sedimentos para a bacia de deposição e nas características de sua sedimentação. - Rochas de origem mecânica (clásticas ou detríticas). Se formam a partir do transporte de detritos inconsolidados. Grosseiros: Ex.: conglomerados, brechas Arenosos: Ex.: arenitos, siltitos Argilosos: Ex.: folhelhos, argilitos - Rochas de origem química Se formam através da precipitação de soluções químicas em bacias sedimentares. Ex.: cloreto, sal-gema, silex - Rochas de origem orgânica Devem sua origem ao acúmulo de matéria orgânica de natureza diversa. Ex.: calcários, carbonosas Foto de um Peixe fóssio em uma rocha sedimentar de origem mecânica do Cretácio (9) 33

35 Unidade 6 - ROCHAS METAMÓRFICAS Conceitos Rocha Metamórfica: Rocha proveniente de transformações sofridas por qualquer tipo de rochas preexistentes que foram submetidas a processos termodinâmicos, (efeitos de variação de temperatura e pressão) os quais produziram novas texturas e novos minerais que geralmente se expressam orientados segundo diferentes traçados (fenômeno de metamorfismo). Metamorfismo: Mudanças Mineralógicas e Estruturais que sofrem as rochas (sem que sofram fusão) quando submetidas a condições físicas e químicas diferentes daquelas que originalmente as formaram. Alterações Básicas: Deformação dos Minerais (ação da pressão) Mudança de estrutura e textura (leva ao alinhamento e orientação dos grãos) Recristalização dos Minerais (ação maior da temperatura) Desenvolvimento de novos minerais (leva os grãos a uma nova formação, com surgimento de grandes grãos) Mudanças nas condições (P e T) de sua estabilidade. O mineral passa a uma nova forma estável. A foto ao lado mostra um corte em rocha na execução de um traçado de uma estrada. 34 Estrutura típica de rocha metamórfica em que se observa a presença de diversas fraturas e planos de alinhamento de minerais. O exemplo mostra um xisto com minerais dispostos em planos inclinados em relação a horizontal (Pista de Rolamento da Estrada), com veios de quartzo que se destacam.

36 Observa-se na fotografia, tomada em close, o alinhamento dos minerais - xistosidade (presença de pressão no processo de sua formação) que se contrasta com um veio de quartzo intrusivo. Tipos mais importantes: Ardósias: (xistosidade perfeita e planar, minerais não visíveis a olho nú). Gnaisses: (minerais granulados quartzo + feldspato + mica em faixas alternadas de tons claros e escuros) Xistos: (fortemente xistosas, cristais bens visíveis e de granulação grosseira) Filitos: (rochas xistosas, de granulação fina e brilho lustroso dado pela mica) Mármores: (metamorfismo de calcários) Outras: Quartizitos, Itabiritos, Micaxistos, Migmatitos Formação das Rochas Metamórficas: (3) Metamorfismo Normal - Minerais de mesma natureza química dos minerais da rocha que sofrem os efeitos metamórficos. 35

37 - Transformações sem qualquer adição ou perda de novo material. Ex. Arenito Quartzito Rocha mole com Elevada dureza e estrutura maciça ou camadas camadas horizontais inclinadas / dobradas Calcário Mármore Metamorfismo Metassomático - Mudança de composição química da rocha, evidenciada pela formação de novos minerais não existentes anteriormente. Ex.: Gnaisse (Ortognaisse: proveniente do granito e paragnaisse: de argilito) Elevado grau de metamorfismo, com composição mineralógica variável. Argilito Ardósia Filtro Micaxisto Xisto Paragnaisse Vista Geral de uma Jazida de Mármore sendo explorada - Cachoeira de Itapemirim - ES Vista da área de corte dos blocos Pátio de estocagem para carregamento Tipos de Metamorfismo 36

38 Agentes do Metamorfismo: - Aumento de temperatura Met. Termal Áreas restritas e - Aumento de pressão Met. Cataclástico (dinâmico) localizadas - Aumento de pressão Met. Dinamotermal (Regional) Áreas extensas e temperatura Metamorfismo Termal Denomina-se Metamorfismo Termal a todos os tipos de mudanças que passam as rochas, sendo o fator dominante o calor. * Metamorfismo de Contacto Desenvolve-se ao redor de corpos ígneos intrusivos (como batólitos) que cedem parte de sua energia térmica a rochas vizinhas. Rochas Metamorfoseadas apresentam-se em auréolas. 37

39 * Pirometamorfismo: ( não é considerado como Metamorfismo Termal) Mudanças que ocorrem pelo contato imediato com o magma. Ex.: lava esparramada pelas vizinhanças de um vulcão (modificando a natureza física e química da superfície das rochas por onde passa) Metamorfismo cataclástico (dinâmico) Rochas que sofrem esforços dirigidos e tornam-se fraturadas, adquirindo estruturas e texturas próprias ou trituradas. Exemplos: Cataclasitos - Milomitos - Rochas formadas por esmigalhamento sem reconstituição química. Formada por moagem e cisalhamento dos grãos Regiões de elevada permeabilidade Metamorfismo dinamotermal (Regional) - Ação conjunta da pressão e temperatura - Ocorre em regiões de dobramentos da crosta terrestre (processo de tectonismo - movimentação contínua ou descontínua da crosta) com a consequente formação de grandes cadeias montanhosas. 38

40 - Os fenômenos dinamotermais são responsáveis pelo aparecimento de rochas muito comuns como xistos e gnaisses (importância em se identificar estes materiais para melhor prever cortes em estradas e escavações...). - Metamorfismo plutônico: Influência de temperatura elevada em grande pressão uniforme (não existindo pressão dirigida), ocorridas em grande profundidade Identificação Macroscópica das Rochas: (3) Metamórficas a) Presença de xistosidade Estrutura orientada em paralelismo dos minerais b) Dureza média elevada (Exceção das micáceas e carbonatadas) c) Cor variável d) Presença comum de fraturas Magmáticas a) Estrutura maciça, compacta b) Dureza média a elevada c) Cor homogênea Sedimentares a) Estrutura em camadas b) Dureza baixa c) Cor variável no sentido horizontal e vertical 39

41 Ciclo de Trasnformação das Rochas Observe os fenômenos geológicos destacados e estudados até então: Metomorfismo : Transformação de rocha ígnea ( magmática ) a sedimentar para rocha metamórfica. Litificação (Sedimentação) : Transformação de sedimentos em rocha sedimentar a partir da cimentação e compressão de partículas minerais em geral. Resfriamento e Consolidação: Transformação de lava e magma em rocha magmática. Intemperismo : Transformação de qualquer rocha preexistente em sedimentos. Este fenômeno geológico será estudado na Unidade

42 Unidade 7 - PROPRIEDADE DAS ROCHAS APLICADAS À ENGENHARIA Os materiais naturais são os mais antigos materiais de construção utilizados pelo homem. Muitas civilizações empregaram a pedra de maneira intensa. Hoje em dia, em decorrência de suas altas qualidades de durabilidade, resistência e baixo custo, a pedra continua ocupando importante papel nas construções, principalmente em enrocamentos, fundações pouco profundas, lastro de vias férreas, pavimentos, agregados para concreto, filtros, cantaria e muitas mais. Como ocupa grandes volumes, a pedra deve ser buscada próximo ao local da obra, com o objetivo de não encarecer demasiadamente o transporte. Com isso, o Engenheiro terá a sua disposição não exatamente o material de que gostaria, e sim aquele disponível. Os estudos realizados sobre rochas são, portanto, justificados, pois o seu conhecimento possibilita a utilização daquelas que se tem à disposição, da melhor maneira possível, diminuindo o custo da obra e não conduzindo a erros que possam comprometê-la. (6) O comportamento da rocha pode ser avaliado diretamente, observando-se a pedra aplicada em obras construídas anteriormente ou, então, indiretamente, submetendo-se a rocha a experiências ou ensaios. São as seguintes as propriedades que serão estudadas e que visam sua caracterização e classificação: Físicas (7.1) Químicas (7.2) Mecânicas (7.3) Geotécnicas (7.4) Vista de um laboratório de Mecânica das Rochas. Vê-se sobre a bancada, a direita, vários corpos de prova a serem ensaiados no equipamento sendo operado pelo laboratorista, e a esquerda, reagentes para determinação de propriedades químicas das amostras. Os diversos ensaios de laboratórios mais interessam para a sua caracterização. Destas propriedades, a serem estudadas, algumas terão valor como classificação, enquanto que outras determinarão a possibilidade de emprego da rocha Propriedades Físicas: (3) 40

43 - Cor Tendo em vista a sua grande variabilidade, a cor é um fator bastante fraco para sua classificação, uma vez que pode apresentar cores diversas em uma mesma jazida. Classificação das Rochas em geral tendo por base a cor : Monócromas - Única coloração, uniformemente distribuída. Polícromas - Formada de mais cores. - Peso Específico Função do peso específico dos elementos constituintes e de sua porosidade. Aparente: Não é descontado os vazios (poros) na sua determinação. Real: Considera somente o volume de rocha. A fotografia mostra uma serra diamantada, com a amostra (testemunho) posicionada para corte e extração de um Corpo de Prova (CP). Laboratório da CESP OBS: Densidade = Peso Rocha Peso Água à 4 o C (igual volume) 41

44 Amostras de sondagem rotativa (testemunhos) armazenadas em caixas de madeira apropriadas, onde se identificam a profundidade da coleta. - Porosidade Propriedade das Rochas em conter espaços vazios. η = Volume de Vazios (%) Volume Total da Rocha Classe Índice de vazios Porosidade (%) Termo 1 maior que 0,43 maior que 30 muito alta 2 0,43-0, alta 3 0,18-0, média 4 0,05-0, baixa 5 menor que 0,01 menor que 1 muito baixa Obs.: Para solos existe outra classificação. A maior ou menor porosidade de uma rocha será em função: a) Tipo de Rocha Sedimentares - maior porosidade Magmáticas Intrusivas baixa porosidade Extrusivas > que intrusivas Metamórficas - baixa porosidade (de acordo com o grau de metamorfismo) b) Grau de Alteração Alteração da Rocha = f (dissolução e remoção de materiais das rochas) Relação Porosidade x Permeabilidade > Porosidade - > Permeabilidade (se os poros forem interligados) OBS: Importância na elaboração de projetos de Fundações de Barragens Relação com Resistência > Porosidade - < Resistência à compreessão 42

45 - Permeabilidade É a propriedade da Rocha que está relacionada com a maior ou menor resistência que ela oferece à percolação da água. Permeabilidade Primária - Existe desde a sua formação Permeabilidade Secundária - Devido a lixiviação, dissolução de componentes mineralógicos, etc. Rochas Metamórficas e Magmática. Rochas Sedimentares < Permeabilidade > Permeabilidade - Absorção É a propriedade pela qual certa quantidade de líquido é capaz de ocupar os vazios de uma rocha ou parte deste vazios (ação física). Peso Após Longa Imersão Ca = Pa - Ps Ps. 100 Peso Seco Vista interna de uma estufa de laboratório com temperatura controlada em torno de 105º. São mostrados 08 (oito) corpos de prova de rocha sendo secos - retirada do teor de umidade natural da amostra de rocha. - Dureza De difícil determinação, uma vez que as rochas são formadas por vários minerais que apresentam diferentes durezas. Na prática são considerados três estágios de dureza: - Deformabilidade Moles - Riscável pela unha / fácil pelo canivete Médias - Riscável pelo canivete Duras - Difícil pelo canivete ou não riscável 43