01 - Linhas de Transmissão. 01.002 - Projeto Proibida a reprodução, para efeito de venda. Uso exclusivo em Treinamentos Internos. Distribuição Gratuita. Coordenador: Roberval Luna da Silva Coluna Consultoria e Treinamento www.coluna..eng.br Página: 1 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
01.002.002.000 MÓDULO II - REQUISITOS DE GEOLOGIA. 01.002.002.001 CICLO ROCHA - SOLO Investigações Geológicas Devem ser feitas investigações geológicas através de um mapeamento geológico geotécnico detalhado ao longo do traçado da linha de transmissão, com base nas informações existentes (aerofotogrametria, mapas geológicos, mapas geomorfológicos, mapas pedológicos e levantamento topográfico). A geologia compreende o estudo e a interpretação dos processos físicos, químicos e biológicos que se relacionem aos fenômenos naturais do planeta. Diz-se que o globo terrestre se constitui de três camadas geosferas NÚCLEO: Camada central do Globo terrestre com formação relativamente sólida de níquel e ferro. Seu raio aproximadamente é de 3400km. Composição rica em sulfatos e óxidos, com densidades entre 9 e 11 g/cm³ e profundidade de 2.900 a 4.800km, suposto líquido. MANTO: Camada intermediária com espessura aproximada de 70 a 2.900km, constituída por silicatos ferromagnésianos com alta densidade e temperatura. Composto basicamente de silicatos de Na, Ca, Mg e Fe, com densidades variando de 3,3 a 5,5 g/cm³. CROSTA: Camada externa do globo com uma espessura média de 50 km, consideradas em duas partes, isto é: Crosta inferior: Constituídas por rochas contendo silicatos ferromagnésianos. Chamada de Sial é rica em Si e AL com espessura média de 30 km e densidade da ordem de 2,7g/cm³. Crosta superior: Constituídas por rochas ricas em silício e alumínio. Chamada de Sima é rica em Si e Mg, com espessura variando entre 6 e 20km e densidade da ordem de 3,0g/cm³. Página: 2 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
A formação inicial das rochas tem origem nos fenômenos naturais que acontecem na superfície da terra, como vulcões e terremotos, mais precisamente na camada de interesse da Engenharia de Fundações, a Crosta ou Litosfera (conjunto Sial + Sima). As rochas são, basicamente, associações naturais de dois ou mais minerais agregados, normalmente cobrindo vastas áreas da crosta terrestre. Raras vezes temos rochas constituídas por um só mineral. São, normalmente, agrupadas, de acordo com a sua origem, em três grandes classes: eruptivas ou magmáticas ou ígneas, metamórficas e sedimentares. No interior do Globo Terrestre, sob elevadas pressões e temperaturas, os elementos químicos que compõem as rochas se encontram em estado líquido, formando o magma. A camada sólida da Terra pode romper-se em pontos localizados e deixar escapar o magma, resultando num resfriamento brusco do mesmo. Neste momento há a formação das rochas ígneas, com estruturas cristalinas pouco estáveis. Uma extrusão vulcânica ou derrame é responsável pela formação da rocha ígnea denominada de basalto. A depender do tempo de resfriamento, o basalto pode mesmo vir a apresentar uma estrutura vítrea. Quando o magma não chega à superfície terrestre, mas ascendem a pontos mais próximos à superfície, com menor temperatura e pressão, ocorre um resfriamento mais lento que permite a formação de estruturas cristalinas mais estáveis, Página: 3 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
São rochas mais resistentes, denominadas de intrusivas ou plutônicas (diabásio, gabro e granito). Uma rocha exposta sofre a ação das intempéries formando os solos residuais, os quais podem ser transportados e depositados sobre outro solo de qualquer espécie ou sobre uma rocha, vindo a se tornar um solo sedimentar. A contínua deposição de solos faz aumentar a pressão e sob temperaturas nas camadas mais profundas terminam por ligarem seus grãos e formar as rochas sedimentares, este processo chama-se litificação ou diagênese. As rochas sedimentares podem, da mesma maneira que as rochas ígneas, aflorarem à superfície e reiniciar o processo de formação de solo, ou de forma inversa, as deposições podem continuar e conseqüentemente prosseguir o aumento de pressão e temperatura, o que irá levar a rocha sedimentar a mudar suas características texturais e mineralógicas, achatar os seus cristais de forma orientada, transversalmente à pressão e a aumentar a ligação entre os cristais. O material que surge daí tem características tão diversas da rocha original, que muda a sua designação e passa a se chamar rocha metamórfica. As rochas metamórficas estão sujeitas à decomposição e formar solo. Se persistir o aumento de pressão e temperatura graças à deposição de novas camadas de solo, a rocha fundirá e voltará à forma de magma. Todos esses processos, com exceção do vulcanismo e de alguns transportes mais rápidos ocorrem numa escala de tempo geológica, isto é de milhares ou milhões de anos. Há também os fósseis, restos vegetais ou animais que sob certas condições físicoquímicas são preservados nas rochas que sofrem processos geológicos de transformação. 01.002.002.002 - COMPOSIÇÃO DA LITOSFERA Uma vez que a litosfera é a camada que desperta atenção especial de estudo, é importante antes de tudo que se conheça a sua posição, pois ela influenciará na composição das rochas e dos solos e, conseqüentemente, em suas propriedades. Como o próprio nome indica (lithos grego, pedra + spheros camada) esta camada é composta essencialmente por rochas, e secundariamente por produtos derivados das rochas, como solos e sedimentos.desta forma é natural que uma das primeiras tentativas de descrição de sua composição seja em terrenos do volume ocupado pelos diversos tipos de rochas: Sedimentos... 6,2% Granodioritos... 38,3% Andesitos... 0.1% Página: 4 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
Dioritos... 9,5% Basaltos... 45,8% As maiores percentagens dos elementos O, Si, Al, e os demais já citados faz com que os compostos químicos mais freqüentes na crosta sejam óxidos destes elementos, fornecendo as seguintes percentagens médias: Si O2... 60% Fe2O3... 3% Al2 O3... 15% K2O... 3% CaO... 5% Na2... 3% FeO... 4% MgO... 3% Esta freqüência em termos de óxidos se reflete fortemente nos tipos minerais mais freqüentes na crosta (uma vez que os minerais nada mais são que combinações destes óxidos), (fazendo com que a maior parte dos minerais nada mais é que combinações destes óxidos), fazendo com que a maior parte dos minerais presentes na litosfera sejam silicatos. Apesar de haver mais de 1.500 espécies minerais conhecidas pode-se dizer que cerca de 40 delas representam mais de 90% dos minerais encontrados no planeta. Página: 5 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
A importância da geologia das rochas ígneas e rochas sedimentares para a Engenharia de Fundações dizem respeito à composição mineralógica original, descontinuidades (texturas e estruturas) e suas transformações. As rochas ígneas normalmente não apresentam grandes problemas para a engenharia civil quando não alteradas. Quando alternadas ou em estágio inicial de alteração, é preciso que se tome cuidado com os produtos de alteração dos minerais ferro-magnesianos presentes, principalmente nas rochas básicas, que podem dar origem a argilominerais expansivos. É importante que se tenha cuidado com as rochas de texturas porfiríticas, devido à menor resistência dos profiroblastos e vesicular, pois as vesículas podem estar preenchidas por minerais plásticos ou expansíveis. As frações mais finas (a fração argila principalmente), devido á presença de argilominerais necessitam de uma atenção especial. Estes compostos (argilominerais) apresentam propriedades de expansão quando em contato com a água que são muito importantes para a engenharia civil. Todos os argilominerais apresentam este fenômeno, porém, o ele é mais intenso em alguns grupos, podendo conferir alta plasticidade aos solos, diminuindo desta forma sua resistência. No caso das rochas metamórficas verifica-se que parte dos minerais que participam de sua composição (típicos do metamorfismo) é estável apenas nas suas condições de formação e quando submetidos a novas condições físico-químicas se alteram facilmente. Já vimos que as rochas são formadas por dois ou mais minerais agrupados. A maioria dos minerais é sólida, como feldspato, mica, quartzo, mas há alguns líquidos, como a água e o mercúrio. 01.002.002.003 ROCHAS MAGMÁTICAS. São originados através materiais em estado de fusão que se solidificam por resfriamento, entre eles os minerais feldspatos, a os óxidos metálicos, os minerais silicatos ferromagnesianos, etc. É um arrefecimento, consolidação e cristalização do magma. O magma é umas substâncias fluidas, totais ou parcialmente fundidas, constituída, essencialmente, por uma fusão complexa de silicatos, silício e elementos voláteis, tais Página: 6 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
como vapor de água, cloretos, hidrogênio, flúor, e outros. Os magmas encontram-se na crosta terrestre a diferentes profundidades, em câmaras ou bolsa das magmáticas, a diferentes temperaturas de fusão as quais dependem da composição química do magma, da pressão a que está sujeito e da temperatura da rocha confinante. O magma expelido por vulcões se solidifica. Podem ser: Intrusivas ou plutônicas Formam-se no interior da crosta, são rochas que arrefecem lentamente. O granito é um exemplo, possuindo cristais bem visíveis e é constituída por três minerais: feldspato, mica e quartzo. Extrusivas ou vulcânicas São as rochas formadas pelo magma solidificado na superfície. Formam-se na superfície do planeta e o seu arrefecimento é rápido. Um exemplo de rocha extrusiva é o basalto que apresenta uma cor escura, é compacto e muito duro. A composição mineralógica das rochas ígneas depende do tipo de atividades magmática da qual elas derivam e das condições de cristalização do magma que lhe deu origem. Com relação a este segundo aspecto existe uma seqüência de cristalização dos minerais que varia de acordo com sua complexidade estrutural e a disponibilidade de sílica(si O2) no magma. As modalidades de atividades magmáticas são diferenciadas de acordo com a posição na qual se dá o resfriamento e a consolidação do magma. Esta atividade pode se dar de duas maneiras básicas: (1) Quando a consolidação do magma se dá à superfície, neste caso as rochas ígneas apresentam uma posição sub horizontal, sendo denominadas vulcânicas ou extrusivas, podendo ainda ser subdivididas de acordo com o tipo de atividade vulcânica explosiva; (2) Quando a consolidação do magma se dá em profundidade (no interior do planeta) as rochas são denominadas intrusivas ou plutônicas e neste caso podem-se ter três tipos básicos de corpos instrutivos (Sills ou Soleiras de formato tabular e comportamento sub horizontais, geralmente pouco espessos, provenientes da consolidação do magma em zonas de fraqueza; diques formato tabular, comportamento vertical ou inclinado, espessuras variáveis; batólitos grandes corpos intrusivos de formatos semicirculares, consolidados a grandes profundidades). No caso das rochas magmáticas existem cinco tipos de texturas mais comuns: (1) Porfirítica caracterizada pela presença de grãos menores; (2) Fanerítica caracterizada pela uniformidade de tamanho entre os grãos da rocha; (3) Afanítica apresenta uniformidade no tamanho dos grãos, porém estes possuem dimensões tão pequenas que não são visíveis a olho nu; (4) Vítrea textura caracterizada por um aspecto brilhante, devido a altas percentagens de vidrovulcânico em sua composição; (5) Vesicular presença de espaços vazios na rocha decorrentes da volatilização dos gases presentes no magma quando de seu rápido resfriamento, quando estas vesículas encontram-se preenchidas a textura é denominada amidalóide. Página: 7 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
CLASSIFICAÇÃO BASEADA NA MINERALOGIA: Este tipo de classificação divide as rochas magmáticas em três grupos de acordo com sua mineralogia básica (tendo como base a cor da rocha): (1) Leucocráticas rochas claras, ricas em silicatos de cores claras como feldspatos, quartzo e micas brancas; (2) Melanocráticas rochas que apresentam uma composição rica em minerais de cores escuras como piroxênios, anfibólios e micas escuras; (3) Mesocráticas rochas que apresentam uma composição rica em minerais de cores escuras como piroxênios, anfíbios e micas escuras; (3) Mesocráticas rochas com composição mineralógica e cores intermediárias a estes dois grupos. CLASSIFICAÇÃO BASEADA NA COMPOSIÇÃO QUIMICA: Com relação à composição química o critério de classificação utilização para as rochas magmáticas é a percentagem em sílica, que possibilita evidência razoável com relação à origem da rocha. Dentro deste enfoque as rochas ígneas podem ser classificadas em: CLASSIFICAÇÃO % de Si O2 Ácidas > 65% Intermediárias 52 65% Básicas 45 52% Ultrabásicas > 45% Como o grupo de rochas ígneas que nos interessa (apenas aquelas mais comuns) é bastante restrito não lançaremos mão de tabelas para sua identificação, organizando apenas uma lista destas rochas de maior interesse com suas características diagnósticas. Granito composto principalmente por feldspato, quartzo e micas, é a rocha magmática mais comum, sendo o constituinte rochoso mais comum da crosta terrestre, apresenta texturas fanerítica e porfirítica. Conforme indica sua mineralogia é uma rocha ácida utilizada normalmente como material de revestimento, possuindo cores variadas. Sienito composto de feldspatos, anfibólios, piroxênios e micas, o sienito é classificado é classificado como rocha intermediária, ocorrendo em regiões de vulcanismo antigo e apresentando textura porfirítica ou fanerítica. Assim como o granito, o sieito é freqüentemente utilizado como material de revestimento, devido à beleza de suas cores amarelas ou avermelhadas. Gabro rochas básicas plutônicas compostas por piroxênios e feldspatos, podendo ainda apresentar olivina e anfibólios em sua composição, apresenta normalmente textura fanerítica. Suas cores escuras (verdes a pretas) fazem com que o gabro seja bastante utilizado para revestimento, podendo também ser usado como agregado para pavimento asfáltico. Peridotito intrusiva ultrabásica composta de olivina e piroxênios (podendo conter percentagens apreciáveis de magnetita), possuem normalmente textura fanerítica. Página: 8 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
Diabásio instrusiva básica constituída essencialmente por piroxênios e feldspatos de Ca, apresentam predominantemente textura fanerítica fina e são muito utilizados como agregados. Basaltos vulcânica básicos, típicos de derrames, apresentam textura normalmente afanítica, e composição rica em feldspatos de Fe e Mg. Além da textura afanítica são freqüentes as texturas vesiculares e amidalóides, sendo muito utilizado como agregado. 01.002.002.004 ROCHAS SEDIMENTARES. São formadas através da sedimentação de partículas de outras rochas existentes ou de materiais orgânicos. As rochas sedimentares podem ser divididas em três tipos: clásticas ou detríticas, orgânicas e químicas. Clásticas - Também chamada de rochas sedimentares detríticas, são formadas por detritos de outras rochas antigas. Como exemplo de rocha clastica, existe o Arenito, Tilito, etc. Orgânicas - As rochas sedimentares orgânicas são formadas por restos de animais e vegetais mortos, que vão se acumulando em alguns locais, e através de grande pressão e temperatura, dão origem á rochas e minerais como calcário, carvão mineral, petróleo, etc. Químicas - São formadas quando o líquido (água) onde os sedimentos de rocha estão dispersos, se torna saturado. As rochas químicas em geral formam cristais. Ex: calcita, aragonita, dolomita, estalactites e estalagmites. As rochas sedimentares são compostas por sedimentos carregados pela água e pelo vento, acumulados em áreas deprimidas; correspondem a 60% da superfície do território brasileiro; formam-se por três processos principais: Pela deposição (sedimentação) das partículas originadas pela erosão de outras rochas (conhecidas como rochas sedimentares elásticas); Pela deposição dos materiais de origem biogênica; Pela precipitação de substâncias em solução. As rochas sedimentos podem ser definidas como tipo rochoso derivado de outras rochas, depositado na forma de fragmentos ou precipitado quimicamente, que devido a seu lento processo de deposição pode apresentar estruturas planares horizontais. Estas rochas têm sua origem baseada na fragmentação ou dissolução de outros tipos rochosos, transporte destes fragmentos ou íons por meio de soluções, e sua deposição ou precipitação em ambientes favoráveis. Assim como as rochas magmáticas, as rochas sedimentares necessitam de condições especificas para sua formação. Estes ambientes normalmente Página: 9 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
incluem a existência de água e de condições fisioquímicas particulares. Grosseiramente podem-se dividir os ambientes de posicionais (de formação) das rochas sedimentares em: Fluvial, Lacustre, Marinho, Litorâneo, Lacunar, Desértico, Deltaico, De tabus. De plataforma. Os processos de gênese das rochas sedimentares estão intimamente ligados aos processos de dinâmica externa do planeta, ao contrário das atividades ígneas e metamórficas que estão associadas aos processos de dinâmica interna da terra. O conjunto de processos que tem lugar quando da origem das rochas sedimentares são os seguintes: (1) Processos de intemperismo (fragmentação das rochas e alteração de sua composição química): (2) Processos de retirada destes materiais alterados; (3) Processos de transporte destes materiais; (4) Processos de deposição dos mesmos sob condições fisioquímicas favoráveis; (5) Processos de litificação (transformação destes materiais soltos em rochas). Página: 10 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
Como as rochas sedimentares são, na maioria dos casos, formadas a partir de fragmentos de outras rochas, seria de se esperar que elas apresentassem uma mineralogia bastante variada, porém os minerais essenciais das rochas sedimentares são em numero bastante reduzidos. Como os minerais presentes nas rochas sedimentares passam por processos de fragmentação e alteração química, apenas os mais resistentes escapam da destruição total, daí o pequeno número de espécies minerais presentes nas rochas sedimentares. Desta forma o número de minerais que resistem com sua estrutura e composição química intactas é bastante pequeno. Os outros minerais quando sujeitos a estes processos se modificam e passam a constituir novos minerais denominados neoformados, os quais são estáveis sob as novas condições reinantes. Rocha Pré-existente Desintegração Decomposição Fragmentos Soluções Sedimentos Detríticos Precipitados Químicos Compactação e Cimentação Recristalização Rocha Sedimentar A mineralogia básica das rochas sedimentares pode ser assim descrita: quartzo, fragmentos de rochas, feldspato, micas, argilominerais, clorita, hematita, magnetita, calcita, apatita e dolomita. Uma característica diagnostica das rochas sedimentares é a existência de estruturas típicas deste grupo de rochas. Estas estruturas podem ser geradas tanto durante o processo de diagênese (conjunto de processos responsáveis pela origem das rochas sedimentares) como posteriormente. Os estudos da sedimentologia (ramo da geologia que estudas os processos sedimentares) possibilitam o reconhecimento e descrição de um numero muito grande de estruturas sedimentares, porém muitas delas ocorrem apenas raramente, as mais freqüentes são em número muito pequeno. Desta forma nosso estudo ficará restritas à apenas aquelas estruturas mais comuns: Estratificação arranjo dos grãos em camadas superpostas de acordo com o ritmo de deposição, podendo ser de diversas formas de acordo com a posição das camadas (plano-paralelas, acanalada, e cruzada, entre outras). A presença destas estruturas se deve ao fato dos sedimentos (fragmentos que dão origem às rochas sedimentares) se depositarem em camadas. Gradação Granulométrica arranjo dos grãos minerais em camadas de acordo com sua dimensão, normalmente é função da diferença de peso ou de massa especifica entre os diversos grãos e das condições de deposição. A gradação pode ser normal (grãos maiores ou mais densos embaixo) inversa (quando os grãos menores ou menos densos se encontram nas camadas inferiores do pacote de sedimentos). Estruturas de Ressecamento comuns nos sedimentos mais finos (raramente sendo preservada nas rochas), constituiu-se de estruturas retas de caráter vertical Página: 11 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
mostrando fragmentação e deslocamento entre os grãos vizinhos quando da perda d água por parte do sedimento. As classes granulométricas assim definidas são: Matação > 256(mm) Bloco 64-256 Seixo 4-64 Grânulo 2-4 Areia Grossa 1/4-2 Areia Fina 1/16 1/4 Silte 1/256 1/16 Argila < 1/256 Além das características anteriormente citadas uma outra característica das rochas sedimentares comumente utilizada em suas identificação é a textura. As texturas mais comuns presentes nas rochas sedimentares são: 1) Detrítica existe a possibilidade de identificação e individualização dos grãos presentes na rocha, é característica das rochas clásticas; 2) Cristalina textura típica das rochas sedimentos químicas, se caracteriza pelo aspecto brilhante pelo aspecto brilhante e pela dificuldade em se individualizar os grãos minerais; (3) Olítica ou eferiodal presença de partículas de formas circulares resultantes da cristalização de substâncias numa forma radial, é característica das rochas químicas; (4) Orgânica textura caracterizada pela presença de restos vegetais ou animais. As rochas sedimentares mais comuns são as seguintes: Argilito e Folhelho rochas sedimentares detríticas nas quais predomina a fração argila, apresentando normalmente colorações escuras devido à presença de matérias orgânica. A diferenciação entre os dois tipos pode ser feita através de estruturas, enquanto o argilito apresenta estrutura maciça (designação utilizada para a ausência de estrutura), o folhelho apresenta estratificação. Sua mineralogia é rica em micas, clorita e argilominerias. Siltito rochas clástica que apresenta predominância da fração silte em sua composição, os grãos podem ser observados apenas com a ajuda de uma lupa, apresentado uma mineralogia rica em argilominerais e fragmentos diminutos de quartzo e feldspato. Arenito rocha sedimentar detrítica na qual predomina a fração areia, comumente apresenta estratificação ou gradação granulométrica, apresentando uma composição rica em quartzo, micas, feldspato e pequenos fragmentos de rocha. Conglomerado rochas sedimentares clástica que apresenta alta percentagem de grão de tamanho grosseiro (maior que grânulo) e uma mineralogia rica em fragmentos de rochas. Brecha apresenta as mesmas características básicas do conglomerado, porém difere-se deste por apresentar grãos angulosos (enquanto no conglomerado eles são arredondados). Página: 12 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
Calcárias rochas sedimentares químicas de textura cristalina e granulações finas, ricas em minerais c e m podendo conter quantidades apreciáveis de argila. Evaporito rochas sedimentar química de textura comumente esferoidais ou cristalinas, ricas em minerais halóides, proveniente da cristalização de sais marinhos. Sílex rochas sedimentar química, de texturas cristalinas, provenientes da precipitação de sílica coloidal. 01.002.002.005 ROCHAS METAMÓRFICAS. As rochas metamórficas são rochas que sofreram alterações na sua estrutura em decorrência de altas pressões e temperaturas. Exemplos de rochas metamórficas são o mármore, quartzo, etc. A origem de seu nome vem do grego (meta = forma, mórficas = mudança). Têm origem no interior da terra, formam-se a partir de rochas que foram modificadas na sua estrutura, textura ou composição pela ação de altas temperaturas e pressões. Nestes ambientes, os minerais podem se tornar instáveis e reagir formando outros minerais, estáveis nas condições vigentes. O estudo das rochas metamórficas permite a identificação de grandes eventos geotectônicos ocorridos no passado, fundamentais para o entendimento da atual configuração dos continentes. Para que se processem os reajustamentos de uma rocha metamórfica, é necessária como fatores do Metamorfismo, a intervenção de condições físicas propícias à formação de novos minerais e estruturas e impróprias para a persistência dos elementos da rocha primitiva. Os fatores básicos que regem os processos metamórficos são: 1. Temperatura - As rochas ficam submetidas a temperaturas que provocarão diversas alterações, embora essas temperaturas não sejam suficientes para fundir as rochas. Portanto, a temperatura favorecerá reações químicas entre minerais aumentando assim a vulnerabilidade das rochas que serão sujeitas a pressões. 2. Pressão - As rochas encontram-se a diferentes profundidades, e, desta forma, sujeitas a pressões variadas. Os reajustamentos do metamorfismo processam-se sob a influência da pressão da carga das rochas subjacentes. 3. Fluidos metamórficos - Nos intervalos das rochas predominam diversos fluidos que são importantes e freqüentes nas rochas de baixo metamorfismo. Esses fluidos têm a capacidade de dissolver os componentes químicos dos minerais necessárias às reações químicas e na sua ausência a velocidade das reações é muito reduzida. 4. Tempo - O tempo é importante na influência que tem sobre a obtenção de equilíbrio nas reações químicas. Somente a longa duração do processo de reorganização mineralógica torna possível que as reações químicas se verifiquem de modo a obter associações de fases em equilíbrio. Página: 13 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
Os Minerais metamórficos originam-se principalmente pela ação da temperatura e pressão que geram uma grande quantidade de minerais, dentro dos quais muitos dificilmente seriam formados por outros processos. As transformações minerais dependem, em primeiro lugar, da composição da rocha original, e depois, da natureza ou do tipo de metamorfismo a que foi submetida. Sob o ponto de vista da composição inicial, as rochas podem ser associadas em quatro séries diferentes enumeradas a seguir: a) Rochas argilosas - Nas rochas argilosas, os constituintes minerais são os produtos mais finos do intemperado. Essas rochas sofrem reações e mudanças bem caracterizadas, são as rochas que mais se prestam para o estabelecimento dos sucessivos graus de metamorfismo. b) Rochas arenosas, ígneas ácidas e tufos; xistos ácidos e gnaisses - São rochas são constituídas principalmente de quartzo e feldspatos, que são minerais estáveis em condições mais acentuadas de temperatura e pressão. Essas rochas sofrem mudanças que são difíceis de serem acompanhadas. c) Calcários e outras rochas carbonatadas - Os Calcários e dolomites impuros, em condições de equilíbrio instável, ao variar a temperatura e pressão, convertem-se em grupos de novos minerais. O dióxido de carbono libertado dessas rochas, durante o processo metamórfico, facilita as mudanças mineralógicas. d) Rochas ígneas intermediárias, básicas - As rochas da quarta série são do tipo magmático básico. Tomemos como exemplo o basalto. Os principais minerais das rochas magmáticas basálticas que são os feldspatos do tipo plagioclásios sódico cálcicos; os piroxênios e olivinas (que são minerais de ferro) etc. são facilmente susceptíveis à mudança metamórfica. Estas variáveis (pressão e temperatura) podem ter dois tipos de causa cada um delas: Pressão pode ser proveniente de esforços de deformação das rochas ou da ação de seu peso próprio; Variação de temperatura pode ser provocada por intrusões ou pela ação de fluidos quentes. O conjunto de transformações ocorridas nas rochas durante o processo de metamorfismo visa das condições de estabilidade físico-químico sob as novas condições reinantes. Estas novas condições de equilíbrio podem ser obtidas através de dois processos básicos: modificações nas texturas da rocha (arranjo interno dos cristais) e modificações em sua mineralogia. Estes processos podem ocorrer os dois ao mesmo tempo e se dar de diversas maneiras: Cristalização da Matéria Amorfa; Retirada de Água da Composição dos Reação entre Minerais para Formar um Novo Mineral; Reorientação de Cristais da Elementos por Soluções. Página: 14 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
As rochas metamórficas podem apresentar uma mineralogia bastante variada uma vez que podem se formar a partir de todo tipo de rocha, porém seus minerais essenciais formam um grupo bastante restrito assim como no caso das rochas magmáticas e sedimentares. Existe, porém um grupo de minerais de ocorrência mais restrita que são típicos de rochas metamórficas. Desta forma os minerais presentes nas rochas metamórficas podem ser divididos em dois grandes grupos: Minerais Essenciais feldspatos, piroxênios, anfibólios, quartzo, carbonatos e micas; Minerais Típicos granada, epidoto, turmalina, cianita, estautolita, andaluzita, serpentina e talco. As rochas metamórficas mais comuns são as seguintes; Gnaisse resultante do metamorfismo de granitos e granodioritos, os gnaisses apresentam como característica mais marcante um bandeamento com alternância de cores claras e escuras (denominado foliação gnássica) e, em alguns casos, a presença de granada. Filitos caracterização principalmente por uma xistosidade muita bem desenvolvida e alta plasticidade, os filitos são derivados de metamorfismo de folhelhos e argilitos. Xistos formados a partir do metamorfismo de rochas ígneas básicas, os xistos apresentam xistosidade muito bem desenvolvida, normalmente ondulada. Mármores rochas metamórficas derivadas de calcários, os mármores raramente exibem xistosidade e possuem uma composição rica em carbonatos. Quartzo derivado de arenito, o quartzo é muito rico em quartzo pode apresentar boa xistosidade quando apresenta boa percentagem de mica. Itabirito rico em hematita, exibe alternância de leitos claros e escuros, quando alterado apresenta crosta ferruginosa pronunciada. Serpentinito rico em piroxênios, anfibólios e olivina, o serpentinito costuma apresentar cores verdes e xistosidade bem desenvolvida. Talco decorrente do metamorfismo de rochas ígneas básicas e ultrabásicas, o talco apresenta cores escuras (esverdeadas principalmente), xistosidade muito desenvolvida e presença freqüente do mineral talco. Como já foi dito, apesar do grande número de espécies minerais conhecidos na atualidade, apenas uma pequena parcela destes são constituintes comumente encontrados nas rochas. Estes minerais de ocorrência mais freqüente são: Feldspato são os minerais mais comuns na crosta, geralmente apresentam cores claras, duas direções de clivagem bem definidas e contornos normalmente regulares. As composições químicas mais comuns são KAlSi3O8, NaAlSi3O8 e CaAlSi2O8, sua alteração costuma produzir minerais de argila, sendo comuns nas rochas ígneas e metamórficas, nas sedimentares normalmente se encontram alterados, possuem dureza 6. Quartzo possui habitus hexagonal, porém nas rochas raramente apresenta contornos bem definidos, sendo altamente resistente a alteração, sem clivagem, Página: 15 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
com fratura conchoidal, brilho vítreo, dureza 7, ocorrendo em quase todo tipo de rocha. Sua composição química é Si O2. Anfibólios apresentam-se como lâminas longas de terminações irregulares, com clivagem em duas direções, e seção hexagonal típica. Comuns nas rochas magmáticas e metamórficas, estes minerais apresentam fórmula X2Y5(Si8O22) (OH)2, onde X costuma ser Ca ou Na e Y normalmente Me ou Fe. Micas apresentam geralmente fórmulas muito complexas compostas por Si, Al, O, K, Mg, Fe, OH e metais alcalinos, apresentando-se na forma lamelar (placas), decorrência de uma direção de clividagem perfeita. Ocorrem principalmente nas rochas ígneas e metamórficas, alterando-se com certa facilidade em argilominerais. Olivina com fórmula (MG, Fe)2SiO2, apresenta cores verde escuras, alterandose facilmente para silicatos hidratados de Fe e Mg. São minerais típicos de rochas ígneas básicas o pode resultar em zeólitas. Calcita e dolomita pertencentes ao grupo dos carbonatos apresentam fórmula CaCO3 (dolomita), apresentando formas romboédricas com clivagem boa em três direções e baixa dureza. São minerais que ocorrem preferencialmente em rochas sedimentares químicas, e tem sua identificação facilitada por efervescerem sob a ação de HCl concentrado (a calcita apresenta efervescência em suas superfícies naturais, enquanto a dolomita apenas no pó). Hematita possui brilho metálico, traço castanho avermelhado, podendo ocorrer na forma de placas hexagonais, sendo freqüente em certas rochas metamórficas e em rochas sedimentares detríticas, apresenta fórmula Fe2O3. Magnetita forma octaédrica, brilho metálico, presente normalmente em rochas sedimentares e secundariamente em ígneas e metamórficas. Apresenta forte magnetismo e composição representada pó Fe3O4. Argilominerais silicatos hidratados de forma laminar, apresentando em partículas de dimensões tão diminutas que sua identificação só é possível através de métodos especiais (como microscópio eletrônico). São divididos em três grupos de acordo com sua estrutura: Grupo de Caulinita, Grupo da Ilita e Grupo das Cloritas. Página: 16 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
Carvão Página: 17 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
Argilito Calcáreo Página: 18 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
Riolito Basalto Obdisiana Granito Página: 19 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
Pegmatito Pegmatito 01.002.002.006 RESUMO DE GEOLOGIA. Para efeito de aplicação na Mecânica dos Solos vamos resumir os produtos da decomposição geológica nos seguintes materiais: 1- Rochas são agregados naturais, podendo ser compactos, consolidados, ou não, e constituídos por um (rocha simples), ou mais tipos de minerais (rochas compostas). E, em função de suas gêneses, as rochas podem se subdividir em: Magmáticas ou primárias, que se originam do magma resfriado. Como exemplo dessas rochas pode ser citado o basalto, o granito, o diorito, o gabro, o diabásio (dolerito), entre outros; Sedimentares, que vem da sedimentação e da consolidação de materiais sedimentares, os quais têm origem em rochas decompostas e transportadas (pelo vento, água ou gelo). Podem ainda ter origem por processo químico a pouca profundidade. Na formação dessas rochas existe um ciclo a ser percorrido. Primeiramente tem-se os intemperismos que são processos físico-químicos que Página: 20 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
transformam o material de coerente a incoerente. Logo depois se dá a erosão, seguida do transporte e da deposição, os quais promovem a acumulação dos sedimentos. E na seqüência final ocorre a diagênese (ou litificação), que constituem os processos de compactação e de cimentação (endurecimento) da nova rocha. Para exemplificar podem-se indicar as seguintes rochas sedimentares: argilito, arenito, siltito, calcário, dolomito, sílex, etc. Metamórficas, que são as provenientes da alteração da estrutura e/ou da mineralogia de outras rochas já existentes. Esta modificação é em função de temperatura e de pressão incomuns, podendo ainda ser devida a transformações químicas. Podemos citar algumas rochas metamórficas: gnaisse, quartzito, micaxisto, ardósia, filito, mármore, itabirito, etc. Os fragmentos de rocha têm a seguinte terminologia, segundo a NBR 6508/95: Blocos de rocha diâmetros superiores a 1 m; Matacão diâmetros entre 1 m e 20 cm; Pedra de mão diâmetros entre 20 cm e 6 cm; Pedregulho diâmetros entre 2 cm e 6 cm. Solos têm suas origens na alteração das rochas em função do intemperismo, tendo eles as características mineralógicas das rochas originais.os solos também têm as seguintes terminologias, em função de sua granulometria, segundo a NBR 6508/95: Pedregulhos diâmetros de 6 cm a 2 cm; Areia grossa diâmetros de 2 cm a 0,6 mm; Areia média diâmetros de 0,6 a 0,2 mm; Areia fina diâmetros de 0,2 a 0,06 mm; Silte diâmetros de 0,06 a 0,002 mm; Argila diâmetros inferiores a 0,002 mm. Solos residuais - são aqueles que não sofreram transporte, permanecendo sobre a rocha de sua origem. Eles mantêm a composição mineralógica da rocha matriz. Os basaltos, os filitos e os calcários dão origem a solos argilosos, os quartzitos a solos arenosos, e os granitos a solos argilosos com areia, etc. As sondagens executadas nos solos residuais geralmente indicam camadas de transição deste solo para a rocha matriz, não indicando uma separação definida entre a rocha e o solo. Esta estratificação geralmente aparece, das camadas superiores para as camadas inferiores, na seguinte seqüência: Solo residual camada superior que não apresenta mais as características da rocha; Solo de alteração de rocha camada que ainda oferece relação com a rocha original, apresentando grânulos minerais ainda não decompostos, maciço com estrutura, etc; Blocos de rocha, matacões e pedras que são volumes remanescentes que, devido à sua dureza, não foram ainda decompostos, permanecendo imersos nas camadas superiores do solo; Página: 21 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna
Rocha alterada mantêm ainda as características da rocha matriz (composição e estrutura), mas com resistência e dureza inferiores; Rocha sã que é a rocha propriamente dita, sem alteração. Solos transportados ou sedimentares - são aqueles originários da decomposição de rochas, e que são transportados para outro sítio. Ali formam depósitos, geralmente, com menor consolidação (mais fofos) do que os solos residuais.em função do modo como são transportados, da sua localização geográfica, e da sua composição esses solos são denominados: Solos de aluvião, ou aluvionar são aqueles transportados por água, por cursosd água, e ficam acumulados nas margens e fundos dos mesmos; Solos orgânicos possuem grande quantidade de material orgânico. São típicos de bacias planas, de baixadas marginais de curso d água e de regiões litorâneas, manifestando-se também em depressões do terreno; Solos coluvionais têm como origens de transporte à ação gravitacional principalmente. Geralmente são depósitos de solos que ficam junto a encostas e a elevações do relevo. Apresentam-se inconsistentes, porosos, portanto, permeáveis, e sujeitos a deslizamentos; Solos eólicos cujo transporte é feito pelo vento, como as dunas, por exemplo; Solos concrecionados esses são os solos que, depois de sedimentados, sofrem cimentação por infiltrações naturais (soluções alcalinas, compostas ferruginosos, etc.); Solos glaciais são aqueles transportados pelo gelo, que geralmente são constituídos de cascalhos, ou conglomerados de origem argilosa. Turfas são solos que apresentam grande quantidade de material orgânico e carbônico. Elas localizam-se, geralmente, em regiões pantanosas, e têm consistência mole, e baixa resistência. Não raro esses solos são combustíveis, e têm odor característico de matéria orgânica em decomposição. Bentonitas são argilas originadas da alteração química das cinzas vulcânicas, e apresentam granulometria muito fina. Aterros esses são classificados como depósitos artificiais, e são constituídos por qualquer tipo de solo ou de entulho. ####################################################################### Página: 22 No da Revisão: 00 Data: 13.10.2003 Elaboração: Roberval Luna