Origem e Formação dos Solos

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL MSO1 - Mecânica dos Solos I Origem e Formação dos Solos Prof.: Flavio A. Crispim SINOP - MT 2012

2 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 1. Introdução Sólidos Água Ar Solo saturado: Sólidos Água 2

3 Definição de solo Em profundidade, apresenta seções aproximadamente paralelas, denominadas horizontes ou camadas DNIT (2006) Mitchell e Soga (2005) Solo orgânico Residual maduro Solo 1. Introdução Regolito Saprolito ou Residual jovem Alteração de rocha Completamente intemperizado Altamente intemperizado Moderadamente intemperizado (50 a 90% de rochas) Rocha alterada Levemente intemperizado Rocha 3

4 Definição de solo Os horizontes são distintos do material de origem inicial em muitas propriedades e características: físicas, químicas, mineralógicas, biológicas e morfológicas 1. Introdução 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 4

5 Definição de solo Horizontes O - camada superficial de orgânico, sob condições de boa drenagem H - camada orgânica, sob condições de má drenagem 1. Introdução 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 5

6 Definição de solo Horizontes B - acúmulo de argila, matéria orgânica e oxi-hidróxidos (Fe e Al) C - material não consolidado relativamente pouco afetado por processos pedogenéticos e 1. Introdução R - camada mineral consolidada, representada pela rocha inalterada 6

7 Definição de solo Horizontes 1. Introdução 7

8 Definição de solo 1. Introdução 8

9 Origem 9

10 Origem Para fins geotécnicos, os solos, quanto a sua origem, podem ser agrupados em dois grandes grupos: solos residuais e solos transportados 10

11 Origem Solos residuais 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 Regolito DNIT (2006) Residual maduro Saprolito ou Residual jovem Alteração de rocha Mitchell e Soga(2005) Solo Completamente intemperizado Altamente intemperizado Moderadamente intemperizado (50 a 90% de rochas) Solo orgânico Rocha alterada Levemente intemperizado Rocha 11

12 Origem Solos residuais 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) 12

13 Origem Solos transportados 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 13

14 Origem Solos transportados 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 14

15 Origem Solos transportados 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 15

16 Origem Solos transportados 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 16

17 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 17

18 Influência do relevo 18

19 Influência do clima 19

20 Influência do clima % de argila no solos esmectita caulinita oxi-hidróxidos de Fe e Al Pluviosidade anual (mm) 20

21 Influência do clima 21

22 Influência da rocha de origem Olivina Plagioclásio Ca 2+ Estabilidade crescente Augita Hornblenda Plagioclásio Na + Biotita Feldspato K + Muscovita Menor Intemperismo Maior Quartzo 22

23 Intemperismo físico 23

24 Intemperismo físico O intemperismo físico age fragmentando as rochas e aumentando a superfície em contato com o ar e água, abrindo caminho para o intemperismo químico 24

25 Intemperismo físico O intemperismo físico age fragmentando as rochas e aumentando a superfície em contato com o ar e água, abrindo caminho para o intemperismo químico 25

26 Intemperismo físico 26

27 Intemperismo físico 27

28 Intemperismo químico 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 28

29 Intemperismo químico Hidratação Moléculas de água entram na estrutura do mineral alterando-a e formando um novo mineral 29

30 Intemperismo químico Hidratação Moléculas de água entram na estrutura do mineral alterando-a e formando um novo mineral CaSO H 2 O CaSO 4.2H 2 O Anidrita Gipso 30

31 Intemperismo químico Dissolução Calcita CaCO 3 Ca 2+ + CO 3 2- NaCl Na + + Cl - Halita 31

32 Intemperismo químico Hidrólise Os principais minerais formadores das rochas são os silicatos que quando em contato com água sofrem hidrólise 32

33 Intemperismo químico Hidrólise Os principais minerais formadores das rochas são os silicatos que quando em contato com água sofrem hidrólise 33

34 Intemperismo químico 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 +, Ca 2+ e Mg 2+ 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 34

35 Intemperismo químico Hidrólise total Toda a sílica e potássio são eliminados Condições de alta pluviosidade e drenagem eficientes Formação de gibsita - Al(OH) 3 (alitização) KAlSi 3 O H 2 O Al(OH) H 4 SiO 4 + K + + OH Nessas condições também pode ocorrer formação de óxi-hidróxidos de ferro (ferralitização) 35

36 Intemperismo químico 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 KAlSi 3 O H 2 O Si 2 Al 2 O 5 (OH) H 4 SiO K OH Parte da sílica e parte do potássio são eliminados Formação de esmectita (relação Si:Al = 2:1, bissialitização) 2,3 KAlSi 3 O 8 + 8,4 H 2 O Si 3,7 Al 0,3 O 10 Al 2 (OH) 4 K 0,3 + 3,2 H 4 SiO K OH 36

37 Intemperismo químico Oxidação O principal exemplo é o ferro que se encontra nos minerais ferromagnesianos primários como a biotita, anfibólios, piroxênios e olivinas, na forma de Fe 2+ Liberado em solução, oxida-se a Fe 3+ e precipita como novo mineral Piroxênio Fe FeSiO 2+ Oxi-hidróxidos Fe 3+ 3 de ferro SiO 2 O 2 H 2 O Goethita FeOOH Hematita Fe 2 O 3 37

38 Pedogênese 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 38

39 Pedogênese Gnaisse 39