GEOTÉCNICA /2. Minerais Ciclo Geológico Solo/rocha Rochas. Marita Raquel Paris Cavassani Curbani

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO ENGENHARIA CIVIL GEOTÉCNICA /2 Minerais Ciclo Geológico Solo/rocha Rochas Marita Raquel Paris Cavassani Curbani maritarpc@gmail.com Referência: Notas de aula (apostila) de Geotécnica, Prof. Reno Reine Castello (1998)

2 Minerais, Solos e Rochas Eng. Civil Crosta Rochas Minerais Estudos Terrestre Solos Minerais: Def.: É um elemento ou composto químico, cada um com uma estrutura e composição determinados pela temperatura e pressão (profundidade da crosta) de seu ambiente de formação.

3 Minerais 3 Composição Química da Crosta da Terra em % de Peso Elemento O Si Al Fe Ca Na K Mg Total % 46,6 27,7 8,1 5,0 3,6 2,8 2,6 2,1 98,5 Os minerais mais comuns são formados de silício e oxigênio

4 Minerais 4 - Minerais primários: Formadores das rochas magmáticas. Ex. feldspato, ferro-magnesiano, quartzo e mica - Minerais secundários: Oriundos das transformações químicas dos minerais primários. Ex. Argilominerais e os hidróxidos de ferro e de alumínio. Composição mineralógica média das rochas magmáticas: Feldspato: 59,5% Ferro-magnesianos: 16,8% Quartzo: 12,0% Mica: 3,8% Acessórios: 7,0%

5 Propriedades físicas e ópticas do minerais 5 - Estrutura: Forma geométrica, disposição dos átomos ou dos agrupamentos dos átomos. - Clivagem: Propriedade dos minerais cristalinos dividirem-se em planos paralelos (planos de fraqueza). Ex. Mica - Fratura: Propriedade dos minerais de se fraturarem quando submetidos a esforços de compressão e de tração. Ex. Quartzo (fratura concoidal) - Massa e Peso Específico: É a relação entre a massa ou o peso e o volume. massa esp. = r = massa/volume peso esp. = g = peso/volume

6 Propriedades físicas e ópticas do minerais 6 - Densidade, G: É a relação entre a massa (ou peso) específico do material e o da água destilada a 4 C: g w = 9,81 KN/m³ = 1tf/m³ = 1 gf/cm³ Ex. Quartzo = 2,65 Ferro = 7,3 a 7,9 - Dureza: Resistência do material a ser riscado. É expressa pela escala empírica de Mohs: Dureza Mineral Dureza Mineral 1 Talco 2 Gipsita 3 Calcita 4 Fluorita 5 Apatita 6 Ortoclásio 7 Quartzo 8 Topázio 9 Coríndon 10 Diamante

7 Propriedades físicas e ópticas do minerais 7 - Brilho: É a capacidade de reflexão da luz incidente. Tipo: metálico e não metálico (vítreo, brilhante, fosco, terroso...) - Cor: Depende da absorção seletiva da luz, restando uma fração transmitida e outra refletida. - Cor própria e característica. - Cores variadas: são minerais incolores e assumem cores variadas conforme as impurezas presentes. Ex. quartzo - Traço: Cor do risco feito pelo material sobre a porcelana áspera. Ex.: hematita (traço vermelho)

8 Feldspato 8 É o nome de uma importante família de minerais. Pertence ao grupo de silicatos de alumínio de potássio, sódio, cálcio e mais raramente o bárico. Tipos principais: ORTOCLÁSIO: clivando em dois planos ortogonais PLAGIOCLÁSIO: clivando em dois planos em ângulo oblíquo. Dureza: 6 Densidade: 2,6 2,75 Cores clara, cinza, amarelo até rósea. São pouco resistente à decomposição química (intemperismo) e raramente são encontrados nos solos Imagem: Wikípédia

9 Ferro - Magnesianos 9 Minerais ricos em ferro e magnésio relativamente pesados Incluem: Piroxênios (augita): dureza 5-6, densidade 3,1 3,6 Anfibólios (hornoblenda): dureza 5-6, densidade 2,9-3,8 Olivina (peridoto): dureza 7, densidade 3,3 Cor: verde escuro a preto ou marrom São minerais fracos à decomposição química Hornoblenda Perídoto (variedade de olivina) em basalto. Imagens: Wikípédia

10 Quartzo 10 Possui estrutura cristalina trigonal composta por tetraedros de sílica (dióxido de silício, SiO 2 ) Dureza 7 Densidade: 2,66 Fratura concoidal Apresenta diversas cores: Incolor (cristal de rocha) Roxo: ametista Amarelo, vermelho, fibrosa... Fratura concoidal Mineral magmático mais estável os outros minerais que compõem uma rocha se decompõem e deixam os grãos de quartzo intactos. Imagem: Wikípédia

11 Mica 11 Ótima clivagem em um plano Dureza 2 a 3 Densidade: 2,6 a 2,75 Tipos principais: Muscovita (mica branca) Incolor, transparente, esverdeada ou amarelada. Relativamente estável à decomposição química e pode ser encontrada em solos jovens. Biotita (mica preta) Cor preta ou preto-acastanhada quando sã e dourada quando em decomposição química. É menos estável quimicamente que a muscovita e raramente é encontrada nos solos.

12 Óxido de ferro 12 Dureza: 5 a 6,5 Densidade: 4 a 5 Limonita: É a hematita hidratada. Cor: castanha a preta É o que dá cor amarelada aos solos e as rochas em decomposição Hematita: cor preta e cinza escuro Brilho metálico Traço: vermelho-sangue Ocorre tanto nas rochas magmáticas como nos solos É o que dá cor avermelhada aos solos

13 Influência do material de origem sobre a cor do solo 13 Óxidos de ferro: Hematita cor avermelhada aos solos Limonita cor amarelada aos solos

14 Calcita (CaCO 3 ) 14 Cor: branca, rósea, cinza... Brilho vítreo Dureza: 3 Densidade: 2,7 Clivagem segundo três plano. Efervesce com ácido clorídrico (HCl) a frio e é levemente solúvel em chuva ácida. Forma as rochas sedimentares calcárias e por metamorfismo o mármore. A solução de rochas calcárias forma grutas, cavernas, estalagmites e estalactites.

15 Dolomita (CaMg(CO 3 ) 2 ) 15 Cor: branca, cinza-amarelada. Brilho vítreo Dureza: 3,5 Densidade: 2,85 Clivagem segundo três plano. Distingue-se da calcita por pequena ou nenhuma efervescência com HCl a frio. Efervesce com HCl a quente ou quando pulverizada.

16 Rochas 16 Rochas magmáticas ou ígneas: formadas pela solidificação do magma, material encontrado no interior do globo terrestre. Podem ser plutônicas (ou intrusivas, ou abissais), solidificadas no interior da crosta, e vulcânicas (ou extrusivas, ou efusivas), consolidadas na superfície. Rochas sedimentares: formadas pela consolidação de sedimentos (compactação e cimentação de solos) a baixas temperatura e pressão. Rochas metamórficas: formadas a elevadas temperatura e pressão, mas sem fusão completa, desenvolvendo novos minerais.

17 Ciclo Geológico Solos/Rochas 17 Magma

18 TEMPERATURA EM GRAUS ( o C) Influência da profundidade (tensão) e temperatura na determinação de um tipo de rocha 18 PROFUNDIDADE EM KM Base da crosta continental Litificação de sedimentos Metamorfismo Regional Início de fusão do Granito Metamorfismo Térmico Fusão parcial Fusão completa (magma)

19 Rochas 19 Rocha Sedimentar Rocha Ígnea 25% Rocha Ígnea Rocha Sedimentar 95% Volume Área Constituição Litológica da Crosta Terrestre.

20 Rochas Magmáticas ou ígneas 20 Formadas pela solidificação do magma, material encontrado no interior do globo terrestre. Magma: material rochoso em fusão existente no interior da Terra e constituído por uma mistura complexa de silicatos, óxidos, fosfatos e titanatos líquidos, que por solidificação, formam as rochas. Água pode ocorrer na proporção de 5 a 6%. (Chiossi, 1983) Lava: nome que se dá ao magma que atinge a superfície da Terra. Contém cristais em suspensão e bolhas de gás. (Chiossi, 1983)

21 Rochas Magmáticas ou ígneas 21 Classificadas por 2 fatores: - Granulometria - Composição química Assim duas rochas de mesma composição química mas de granulometrias diferentes terão nomes diferentes (Castello, 1998) Ex.: Granito e Riolito

22 Rochas Magmáticas ou ígneas 22 Granulometria: Refere-se ao tamanho e a disposição dos minerais que constituem a rocha. A granulometria depende da profundidade (velocidade de resfriamento) em que a rocha foi formada. Rochas Intrusivas, ou Plutônicas ou Abissais: são rochas formadas dentro da crosta terrestre, a grandes profundidades (vários quilômetros), em que o processo de resfriamento é muito lento, dando a possibilidade de os cristais desenvolverem-se sucessivamente formando uma textura eqüigranular fanerítica (granulação grossa). Ex. Granito. Pegmatito designação dada a uma rocha ígnea de grão grosseiro em o que o tamanho dos grãos (minerais) é igual ou maior que 20 mm. Ocorre quando o magma contem muitos gases e matéria volátil de forma que sua mobilidade fique tão grande fazendo com que os minerais se agreguem mais.

23 Rochas Magmáticas ou ígneas 23 Rochas Extrusivas, ou Vulcânicas, ou Efusivas: são rochas formadas à superfície da crosta. O resfriamento é tão brusco que todos os minerais se cristalizam juntos e não se segregam. A granulometria é finíssima e não se consegue individualizar os diferentes minerais (textura afanítica). Ex. Basalto Textura vesicular casos que o desprendimento de gases contidos na lava, sob a forma de bolhas, que podem ser retidas com a consolidação da lava. Textura Porfirítica Matriz muito fina onde flutuam grãos grosseiros. Ocorre quando a alguma profundidade inicia-se o processo de cristalização com granulometria grosseira, mas antes que o processo se complete a massa semi-fundida é levada bruscamente à superfície.

24 Rochas Magmáticas ou ígneas 24 Textura eqüigranular Textura porfirítica Rochas Hipoabissais: são rochas formadas em profundidades intermediárias entre as rochas vulcânicas e as rochas plutônicas, tendo ocorrência em forma tabular (dique), camada (sill) ou filonar.

25 Rochas Magmáticas ou ígneas 25 Composição Química: Classificação feita pela cor: claro, escuro e média. A partir da cor da mistura de minerais claros (félsicos) e escuros (máficos). Uso da cor na identificação química das rochas Cor Nome Máficos Teor de SiO 2 Nome Clara Leucocrática <30% >65% Ácida Intermediária Mesocrática 30 a 60% 52% a 65% Neutra Escura Melanocrática >60% 45% a 52% Básica

26 Rochas Magmáticas ou ígneas 26 Granulação Grossa Faneríticas Granito cor clara Diorito intermediária Gabro cor escura Granulação Fina Afaníticas Riolito cor clara Andesito intermediária Basalto cor escura Vulcânicas Obsidiana preta e vítrea Pedra-pome leve, poros grandes e vítrea O Diabásio é uma rocha intermediária entre o gabro e o basalto

27 Rochas Magmáticas ou ígneas 27 Intrusiva Granulometria grossa Cor: cinza-clara a bem escura, amarelada, rósea ou vermelha Leucocrática Granito Contém feldspato, quartzo, mica e anfibólico (+ comum hornoblenda) Riolito Extrusiva Granulometria fina / porfirítica Cor: cinza avermelhada, azulada e até quase preta

28 Rochas Magmáticas ou ígneas 28 Intrusiva Diorito Granulometria grossa Cor: cinza escuro Contém minerais escuros (anfibólicos, piroxênios ou biotita) Andesito Extrusiva Granulometria fina Cor: cinza escuro, verde escuro

29 Rochas Magmáticas ou ígneas 29 Gabro Intrusiva Granulometria grossa Cor: preta ou verde escura Extrusiva Basalto Granulometria vítrea ou porfirítica Cor: preta, as vezes cinza escura ou castanha

30 Rochas Magmáticas ou ígneas 30 Obsidiana Diabásio Sienito Jucupiranguito

31 Rochas Magmáticas ou ígneas 31 Periodito Traquito

32 Ocorrências de Rochas Magmáticas 32 Formas de ocorrência de rochas magmáticas (derrame, sil, dique, batólito, stock, neck vulcânico, diques e lacólito)

33 Ocorrências de Rochas Magmáticas Batólitos: são grandes massas de rochas intrusivas, usualmente graníticas. Quando expostas pela erosão ocupam grandes áreas (um a centenas de quilômetros). Estoque (stock): Intrusão semelhante a um batólito, mas em menores proporções. Lacólitos: formados pela injeção do magma nas rochas preexistentes. Se intercalam entre as rochas dispostas em camadas, levantando as de cima. Sills: são camadas de rocha de forma tabular, relativamente pouco espessas, proveniente da consolidação de um magma que penetrou as camadas da rocha encaixante, em posição aproximadamente horizontal. Possuem superfícies paralelas. Diques: são em forma mais ou menos tabulares, normalmente verticais, que cortam angularmente as camadas das rochas preexistentes.

34 Ocorrências de Rochas Magmáticas Neck Vulcânico: tem aproximadamente a forma de um cilindro vertical, com diâmetros variando de 100 m a mais de 1 km. Constituem antigas chaminés de vulcões. Derrames: o magma quando atinge a superfície da crosta se esparrama e resfria-se rapidamente formando uma rocha em forma de placa.

35 Ocorrências de Rochas Magmáticas 35 Perfil esquemático de um estrato-vulcão