OS SOLOS E A SUA FORMAÇÃO. Introdução à Geotecnia 2018

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1 OS SOLOS E A SUA FORMAÇÃO Introdução à Geotecnia 2018

2 E o que é solo?? A) é o lugar onde nascem e vivem as plantas e as minhocas B) são materiais geológicos, formados predominantemente por minerais a partir da intemperização das rochas C) são minérios que podem ser empregados como materiais para a construção civil ou compõe o terreno que serve de suporte para estruturas D) para os engenheiros civis, as alternativas b e c estão corretas, para os geólogos somente a alternativa b é correta, e para os biólogos, engenheiros agrônomos e similares somente a alternativa a é correta e os arquitetos não fazem ideia.

3 CONCEITO DE SOLO TERMINOLOGIA BRASILEIRA TB-3 (ABNT NBR 6502:1995 Rochas e Solos - Terminologia) Materiais constituintes especiais da crosta terrestre provenientes da decomposição in situ das rochas pelos diversos agentes geológicos, ou pela sedimentação não consolidada dos grãos elementares constituintes das rochas, com adição eventual de partículas fibrosas de material carbonoso e matéria orgânica coloidal

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5 Intemperismo Alterações físicas e químicas a que estão sujeitas as rochas e minerais na superfície da Terra. É a quebra e alteração de materiais nas proximidades da superfície para produtos que estão mais em equilíbrio com as novas condições físicas e químicas impostas.

6 Intemperismo INTEMPERISMO INTENSO (CAULINITA, GIBSITA, ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS DE ALUMÍNIO) INTEMPERISMO INTENSO (CAULINITA, ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS DE FERRO) INTEMPERISMO MODERADO (CAULINITA, ILITA E ESMECTITA) BAIXAS TAXAS DE INTEMPERISMO QUÍMICO E PEQUENA ACUMULAÇÃO DE SOLO BAIXAS TEMPERATURAS E BAIXO INTEMPERISMO QUÍMICO GELO REGIÕES MONTANHOSAS

7 Precipitação, temperatura e intemperismo na superfície terrestre

8 Alitização: lixiviação de silicatos e de sílica, formando-se hidratos de alumina; Monossiatilização: quando são originados argilominerais do tipo da caulinita; Bissiatilização: quando são originados argilominerais do tipo da esmectita;

9 Intemperismo físico Abrasão mecânica

10 Intemperismo químico Reações químicas que desmantelam o arranjo original dos minerais dos quais se desprendem alguns dos elementos químicos que estavam retidos na estrutura original.

11 Intemperismo químico Mineral I + solução de alteração = Mineral II + solução de lixiviação Estas reações estão sujeitas às leis do equilíbrio químico e as oscilações ambientais, como a própria água, que se retirada ou adicionada pode retardar ou acelerar as reações. As ambientes com ph entre 5 e 9 as principais reações do intemperismo são: Hidratação Dissolução Hidrólise Acidólise Oxidação

12 Hidratação Moléculas de água entram na estrutura mineral, modificando-a. CaSO4 + 2H2O CaSO4.H2O anidrita gipso

13 Dissolução Dissolução do calcário em contato com a água

14 Hidrólise

15 Acidólise Decomposição de minerais que ocorre em ambientes de clima frio, onde a decomposição da matéria orgânica é incompleta, formando ácidos orgânicos que diminuem o ph (ph<5) das águas, complexando e solubilizando o Fe e o Al.

16 Oxidação Reação com o oxigênio para a formação de óxidos, ou com o oxigênio e a água para a formação de hidróxidos.

17 Intemperismo Típico intemperismo e degradação de rocha basáltica do derrame de Trapp, com a esfoliação tipo "camadas de cebola", devido a oxidação do ferro e das tensões decorrentes.

18 Intemperismo Intemperismo físico, químico e biológico do Diabásio

19 Regolito de diabásio

20 TIPOS DE SOLO EM FUNÇÃO DA SUA GÊNESE Pela percebe-se que os solos podem ser classificados em dois grandes grupos, cada um incluindo solos com propriedades físicas e mecânicas muito diversas SOLOS RESIDUAIS SOLOS SEDIMENTARES

21 SOLOS RESIDUAIS

22 Formação dos solos

23 SOLOS RESIDUAIS Solos residuais são os solos que ocupam o lugar da rocha que lhes deu origem, a chamada rocha-mãe. As partículas resultantes da alteração e da decomposição da rocha não sofreram, neste caso, qualquer transporte.

24 SOLOS RESIDUAIS Rocha mãe: condiciona de forma muito relevante as Tipo de rocha Basalto Composição mineral Plagioclásio Piroxênios Tipo de solo Argiloso (pouca areia). Composição Argila Quartzito Quartzo Arenoso Quartzo Filito Micas Argiloso Argila Granito propriedades mineralógicas, físicas e mecânicas do solo residual que dela resulta Quartzo, feldspato, mica Areno-argiloso (micáceo) Calcário calcita Argiloso Argila Quartzo e argila

25 SOLOS RESIDUAIS Solos residuais: ocorrem sempre que os processos de desintegração física e de decomposição química associados ao intemperismo se desenvolvem mais rapidamente do que os processos de erosão e de transporte dos grãos Velocidade de decomposição da rocha Velocidade de remoção por agentes externos

26 SOLOS RESIDUAIS Os solos residuais: frequentes em regiões de clima tropical ou temperado precipitação, a temperatura e a umidade elevadas proporcionam ambiente favorável às reações químicas envolvidas no processo de alteração das rochas. Existência de forte e densa vegetação que defende os solos da erosão, facilitando a acumulação do material meteorizado no local de formação

27 Serra do Mar: cobertura de solo residual

28 Residual de granito e de rochas petrograficamente similares: por serem abundantes na natureza, predominam em vastas regiões do Brasil, em particular nos estados do Rio de Janeiro, São Paulo, Minas Gerais, Brasília e Pernambuco, onde situam-se as maiores metrópoles do país Residual do basalto: maior ocorrência no centro-sul do Brasil. É a chamada terra-rocha

29 SOLOS RESIDUAIS: PERFIL TÍPICO Um solo residual pode ser dividido conforme zonas de alteração:

30 O PERFIL TÍPICO de um solo residual pode ser dividido conforme zonas de alteração: Solo maduro: zona onde o intemperismo foi tão intenso que a textura da rocha mãe não é mais reconhecível Solo residual jovem: solo que ainda preserva o aspecto visual, a estrutura e as descontinuidades da rocha mãe. Solo saprolítico: material de transição entre a cobertura terrosa e o maciço rochoso subjacente Alteração de rocha: já começou a sofrer alteração, como fraturamento Rocha sã: rocha mãe intacta

31 Cumpre ressaltar que o processo de intemperização ocorre de forma bastante gradual e sutil ao longo do perfil do terreno, de forma que nem sempre camadas de transição podem ser identificadas visualmente Contudo, em regiões tropicais, o horizonte mais superficial do solo maduro aparece normalmente bem mais individualizado, apresentando uma coloração avermelhada. Esse horizonte é comumente designado por solo laterítico Solo laterítico Solo saprolítico

32 LATERIZAÇÃO E SOLOS LATERÍTICOS Laterização: processo característico de regiões tropicais de clima úmido e estações chuvosas e secas alternadas, segundo o qual, por lixiviação, processa-e a remoção da sílica coloidal e o enriquecimento dos solos e rochas em ferro e alumina. Solo laterítico: os grãos são muito pequenos (milionésimo de mm), constituídos por óxidos e hidróxidos de Fe e Al. São pouco expansivos em contato com a água, funcionam quando secos como um cimento natural e se aglutinam.

33 LATERIZAÇÃO E SOLOS LATERÍTICOS O termo laterítico para designar o solo residual maduro deve ser usado com reserva. Pode haver solo residual maduro sem ter sofrido as alterações químicas que formam a laterização e pode haver laterização de solos de origem sedimentar (Fernandes 2016) A laterização está relacionada com o depósito de de óxidos (de ferro, alumínio, cálcio ou sílica) entre as partículas de solo, conferindo-lhes uma coloração avermelhada ou alaranjada (Fernandes 2016)

34 Solo residual de gnaisse no Rio de Janeiro - Parte superficial avermelhada representa o solo residual maduro ou laterítico - Horizontes amarelados correspondem ao solo saprolítico Solo residual granítico em Portugal - Solo residual classificado como saprolítico

35 SOLOS SAPROLÍTICOS Guardam estruturas reliquiares características da rocha mátrica e são compostos basicamente pelos mesmos minerais, porém sua resistência já se encontra bastante reduzida. Caracterizado como uma matriz de solo envolvendo grandes pedaços de rocha altamente alterada, apresenta pequena resistência ao manuseio;

36 SOLOS SEDIMENTARES

37 SOLOS SEDIMENTARES Solos sedimentares são aqueles que foram formados por acumulação, em um dado local ou depósito, de partículas minerais resultantes da desintegração e decomposição de rochas existentes em outro local (solos transportados). Os processos de transporte das partículas para o depósito sedimentar incluem a gravidade, a água e o vento As características destes solos são função tanto do agente transportador como da fonte onde foram produzidos os sedimentos Podem ocorrer depósitos estratificados relacionados com o histórico de deposição

38 EXEMPLOS DE PERFIS DE SOLOS SEDIMENTARES

39 TIPOS DE SOLOS SEDIMENTARES SOLOS ALUVIONARES SOLOS COLUVIONARES SOLOS EÓLICOS

40 SOLOS ALUVIONARES Os solos resultantes do carreamento pela água são os aluviões ou solos aluvionares Sua constituição depende da velocidade das águas no momento da deposição Existem aluviões essencialmente arenosos, bem como aluviões muito argilosos depende da litologia da área de erosão

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42 TRANSPORTE DE GRÃOS A velocidade do agente transportador e o tempo a que as partículas ficam sujeitas a esse mesmo transporte determina o seu tamanho, bem como o seu grau de polimento /arredondamento!!!

43 Durante o transporte, os materiais sólidos vão sofrendo sucessivas alterações!

44 A ordem de sedimentação é condicionada pelas dimensões e pela densidade dos sedimentos! Formar-se-ão (desde que não ocorram perturbações) ESTRATOS (camadas sobrepostas, paralelas e horizontais que se distinguem pela espessura, dimensão e coloração). Primeiro depositam-se os mais densos e maiores e depois os mais pequenos e leves!

45 O ouro, por apresentar uma densidade elevada, tende a depositar-se nas secções mais a montante dos rios!

46 SOLOS ALUVIONARES Podem ocorrer camadas sobrepostas de materiais distintos (estratificação e intercalação de materiais) devido a diversas épocas e regimes deposição

47 SOLOS ALUVIONARES Podem conter uma uma quantidade apreciável de matéria orgânica orgânica (de origem animal ou vegetal) em vários estágios de decomposição solos argilosos moles solos altamente compressíveis e com baixa capacidade de suporte Turfas: solo fibroso, com alto teor de C, de baixíssima resistência e alta compressibilidade, cuja matéria orgânica provém de decomposição de folhas, caules e troncos.

48 SOLOS ALUVIONARES Podem ocorrer nas várzeas de rios (aluviões fluviais) e em zonas costeiras marinhas (aluviões marinhos) Várzea de rios Solo mole na Baixada de Fluminense (Aluvião Marinho)

49 SEDIMENTAÇÃO Deposição dos sedimentos nas chamadas bacias de sedimentação este processo é determinado pela força gravítica e pela perda de capacidade de transporte dos agentes responsáveis por esse processo.

50 ALUVIÕES MARINHOS NA BAIXADA SANTISTA

51 SOLOS COLUVIONARES São solos transportados pela ação da gravidade devido a conformação metaestável das áreas escarpadas (diferenças de cota, declividade do terreno) São normalmente produtos de processos de instabilização violentos, o que forma depósitos de uma massa incoerente (heterogêneos) e bastante compressíveis e permeáveis Eventos estão fortemente correlacionados com precipitações (agente deflagrador)

52 SOLOS COLUVIONARES Dependendo do local onde ocorre o depósito podem permanecer em condição de estabilidade precária, sendo sujeitos a novos episódios de escorregamentos e a movimentações lentas (rastejo)

53 SOLOS EÓLICOS O transporte pelo vento dá origem aos depósitos eólicos O transporte eólico provoca o arredondamento das partículas em virtude do seu atrito constante Loess: solo amarelado, considerado fértil e de origem eólica. É comum em Israel, Bélgica e norte da China. Associa-se a um relevo suave e clima úmido

54 Terminamos como começamos SEDIMENTARES ÍGNEAS MAGMA SOLOS METAMÓRFICAS