ST 409 ELEMENTOS DE GEOLOGIA E MECÂNICA DOS SOLOS ROCHAS METAMÓRFICAS

Transcrição

1 ST 409 ELEMENTOS DE GEOLOGIA E MECÂNICA DOS SOLOS ROCHAS METAMÓRFICAS 1

2 ROCHAS METAMÓRFICAS 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. META = MUDANÇA MORPHO = FORMA 2

3 CICLO DE FORMAÇÃO DAS ROCHAS 3

4 AGENTES DO METAFORMISMO 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 produzem altas temperaturas; DESINTEGRAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS RADIOATIVAS: energia liberada; ATRITO ENTRE CAMADAS: energia de fricção. 4

5 AGENTES DO METAFORMISMO 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 (CO 2, O 2 ). EFEITOS DA PRESSÃO: eliminação da porosidade; expulsão de voláteis; desaparecimento de fósseis; aparecimento de minerais mais densos. FLUIDOS: os fluidos, tais como água, gás carbono, oxigênio, fluor, etc desempenham a função de facilitar as reações e transformações mineralógicas atividade química. 5

6 TIPOS DE TRANSFORMAÇÕES 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. arenitos quartzito calcários mármores folhelhos micaxistos 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. 6

7 TIPOS DE METAMORFISMO METAMORFISMO TÉRMICO OU DE CONTATO: ocorre através do contato de duas rochas pré-existentes. O agente principal neste tipo de metamorfismo é o calor. 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. Pirometamorfismo: transformação química e física da superfície das rochas pelo contato imediato com um magma. 7

8 TIPOS DE METAMORFISMO 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 ocorrendo processos de recristalização. 8

9 TIPOS DE METAMORFISMO 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 transformadas em grandes massas de xistos e gnaisses. 9

10 TIPOS DE METAMORFISMO 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. 10

11 CAUSAS DO METAMORFISMO contato de rochas pré-existentes; movimentos tangenciais dos continentes (placas tectônicas). 11

12 SEQÜÊNCIA DO METAMORFISMO 12

13 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. 13

14 TIPOS DE ROCHAS METAMÓRFICAS 14

15 PROPRIEDADES MECÂNICAS DAS ROCHAS METAMÓRFICAS As características mecânicas dos maciços e das rochas metamórficas dependem, fundamentalmente, da xistosidade: (ausente, fraca ou bem pronunciada); composição mineralógica; textura. 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. O arranjo orientado dos grãos e a xistosidade facilitam o ataque dos agentes do intemperismo, propiciando a profunda alteração das rochas metamórficas, gerando solos espessos. A extrema rapidez de variação lateral e vertical de suas camadas em termos de natureza e características é também um aspecto importante para prática de engenharia. 15

16 MINERAIS METAMÓRFICOS INFLUÊNCIA DA COMPOSIÇÃO ORIGINAL: as transformações minerais dependem da: composição da rocha original; natureza ou tipo de metamorfismo submetido. TIPOS DE ROCHAS SEGUNDO COMPOSIÇÃO INICIAL: argilosas: mudanças são bem caracterizadas de acordo com a elevação de temperatura e pressão. servem para o estabelecimento dos sucessivos graus de metamorfismo. arenosas, ígneas ácidas e tufos; xistos ácidos e gnaisses: menos sensíveis às mudanças, portanto difíceis de serem acompanhadas. calcários e outras rochas carbonatadas: são rochas constituidas de carbonato de cálcio puro: as mudanças são pequenas exceto recristalização. ígneas intermediárias, básicas e seus tufos: são do tipo magmático básico. 16

17 MINERAIS METAMÓRFICOS: PROCESSOS As reações se processam no estado sólido (não sofrem fusão). Prova: conservação 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). 17

18 MINERAIS METAMÓRFICOS: PROCESSOS 18

19 APLICAÇÃO PRÁTICA DE ROCHAS METAMÓRFICAS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 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. Gnaisse Quartzito Pedreira de mármorem 19

20 QUARTZITO São rochas provenientes do metamorfismo dos arenitos em áreas areníticas, com predominância de micas quartzo. Apresentam textura xistosa e os minerais não são vistos a olho nú. 20

21 MÁRMORES São rochas formadas a partir de um metamórfismo dinamotermal (pressão e temperatura em áreas de calcário. Quanto mais puros os calcários mais puros os mármores. 21

22 GNAISSE Rocha metamórfica essencialmente quartzo-feldspática, granulação frequentemente média a grossa; a estrutura é muito variável desde maciça, granitóide, com foliação dada pelo achatamento dos grãos até bandada. Deformadas e dobradas a Gnaisse pode ser uma rocha muito resistente, com estrutura altamente ondulatória. 22

23 APLICAÇÃO PRÁTICA DE ROCHAS METAMÓRFICAS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Revestimento de pisos e paredes: o mármore, por sua beleza quando polido e pelo seu preço acessível é bastante requisitado. Em pisos de edifícios públicos, o mármore (dureza 2) em pouco tempo poderá estar 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. 23

24 APLICAÇÃO PRÁTICA DE ROCHAS METAMÓRFICAS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 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. Clivagem em ardósia em pedreira perto de Alta, Noruega. 24

25 DESENVOLVIMENTO DE CLIVAGEM 25

26 APLICAÇÃO PRÁTICA DE ROCHAS METAMÓRFICAS TALUDES Valem as mesmas considerações relativas 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. 26

27 APLICAÇÃO PRÁTICA DE ROCHAS METAMÓRFICAS 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. Os planos de xistosidade são, em geral, menos resistentes que os planos de estratificação. 27

28 APLICAÇÃO PRÁTICA DE ROCHAS METAMÓRFICAS BARRAGENS De uma maneira geral, as rochas metamórficas são pouco permeáveis, apresentando espessuras de solos que justificam a opção por barragens homogêneas de terra. 28

29 RESUMO DE IDENTIFICAÇÃO MACROSCÓPICA DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ROCHAS - GRUPO I Rochas com estrutura maciça. Granulação finíssima. Não se observam minerais a olho nu. Sem orientação preferencial. 29

30 RESUMO DE IDENTIFICAÇÃO MACROSCÓPICA DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ROCHAS - GRUPO I 30

31 RESUMO DE IDENTIFICAÇÃO MACROSCÓPICA DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ROCHAS - GRUPO II Rochas com estrutura maciça. Granulação média a grossa. São observados cristais. Sem orientação preferencial. 31

32 RESUMO DE IDENTIFICAÇÃO MACROSCÓPICA DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ROCHAS - GRUPO II 32

33 RESUMO DE IDENTIFICAÇÃO MACROSCÓPICA DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ROCHAS - GRUPO II 33

34 RESUMO DE IDENTIFICAÇÃO MACROSCÓPICA DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ROCHAS - GRUPO III Rochas orientadas em planos ou linhas. 34

35 RESUMO DE IDENTIFICAÇÃO MACROSCÓPICA DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ROCHAS - GRUPO IV Rochas com camadas próximas da horizontal. Estratificadas.Clásticas. Granulação variável. Friáveis. 35

36 RESUMO PARA IDENTIFICAÇÃO MACROSCÓPICA DO TIPO DA ROCHA Rochas magmáticas Estrutura maciça, compacta. Dureza média a elevada. No campo, a cor é relativamente homogênea. Rochas sedimentares Estrutura em camadas. Dureza baixa. No campo, a cor pode variar no sentido horizontal e vertical. Estruturas sedimentares típicas: estratificação cruzada, marcas de ondas, de animais, de chuva, do gelo, etc. Fósseis. Rochas metamórficas Estrutura orientada. Paralelismo dos minerais. Dureza média a elevada, com exceção das micáceas e carbonatadas. No campo, a cor pode variar, como as sedimentares. 36

37 ROTEIRO PARA IDENTIFICAÇÃO DAS ROCHAS 1. Cor: deve ser referida, embora não seja muito importante. 2. Granulação: 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: inalterada ou sã, ligeiramente, medianamente ou bastante alterada. 8. Outras observações: eventual fratura, presença de vesículas, etc; 9. Tipo da rocha. 10. Nome da rocha. 37

38 38

39 39

40 40

41 Arco vulcânico (zona de subducção) Zona de extensão de placas continentais e cinturões de montanhas Zona de extensão de placas continentais e cinturões de montanhas 41

42 42

43 Clivagem em ardósia em pedreira perto de Alta, Noruega. Ardósia é usada como pedra de dimensão para telhados e bilhar (pool) tabelas, entre muitas outras aplicações industriais e comerciais. Clivagem em ardósia em pedreira perto de Alta, Noruega. Clivagem em ardósia em pedreira perto de Alta, Noruega. 43

44 Esta amostra de xisto é composto por muscovita e biotita. Micáceo materiais apresentam baixa resistência ao cisalhamento entre as placas pequenas, muitas vezes, fomentando falhas ladeira enorme, como deslizamentos de terra 44

45 Deformadas e dobradas no afloramento de gnaisse. Gnaisse pode ser uma rocha muito resistente, com estrutura altamente ondulatória. 45

46 Slate (esquerda) e filito (à direita), que é mais ondulado e brilhante) 46

47 Garnet mica xisto é uma rocha metamórfica de alto grau em placas individuais de mica brilhantes são facilmente visíveis. Os cristais de granada escuro vermelho são chamados almandina. 47

48 O mármore é uma rocha cristalina formada pela metamorfose de calcário. 48

49 Falha brecha exposta em Tito Canyon, um afluente levando-se em Death Valley, CA Breccia é composto de fragmentos muito angular 49

50 Metamorphic ambientes criados por placas tectônicas em curso; espalhamento da crosta oceânica em cumes e em trincheiras onde a fina crosta oceânica é subducted sob espessa crosta continental. 50

51 CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS METAMÓRFICAS 51

52 OBRIGADO PELA ATENÇÃO. Leituras: Capítulo 7 de CHIOSSI, N. J. (1975). e Capítulo II de LEINZ, V. (1998) Pesquisas adicionais: Bibliotecas, Internet, etc. 52