GEOLOGIA APLICADA À ENGENHARIA

CAPÍTULO 1 –

OLHE À SUA VOLTA, HÁ UM GEÓLOGO POR AÍ...

"Só uns poucos tomam, por todos os demais, o encargo nobre e pleno de responsabilidade de custodiar a escritura sagrada da Terra, de lê-la e interpretá-la, pois o enlace consciente do homem com sua estrela está confiado a uma ciência em

especial... GEOLOGIA". Hans Closs-(1885- 1951)

No dia 30 de maio comemora-se internacionalmente o Dia do Geólogo. Diferentemente de vários países do mundo, onde a atividade profissional do Geólogo é já entendida em sua enorme importância para o Homem, tem sido regra em nosso país que esse dia passe praticamente despercebido pela sociedade, reflexo do ainda precário conhecimento que esta sociedade tem sobre a atividade de seus geólogos. Diga-se a bem da verdade que esse relativo desconhecimento deve-se em boa parte aos próprios geólogos, em geral mais afeitos a seus círculos profissionais específicos e restritos e despreocupados em dialogar mais abertamente com a sociedade sobre as importantíssimas questões com as quais trabalha.

Simplificadamente, podemos dividir em três grandes planos a atividade profissional do Geólogo, todos eles, como se verá, com estreita relação com o cotidiano e com a qualidade da vida humana no planeta:

Fenômenos Geológicos Naturais, no âmbito do qual o Geólogo investiga fenômenos associados à dinâmica geológica do planeta, como terremotos, maremotos, vulcanismos, variações térmicas planetárias e suas consequências, processos regionais de desertificação, escorregamentos e avalanches naturais em regiões serranas, etc., definindo cuidados e providências que devam ser tomados pelo Homem para evitar ou reduzir ao máximo os danos que esses fenômenos, na qualidade de desastres naturais e riscos geológicos, possam causar;

Exploração de Recursos Minerais, plano em que o Geólogo estuda a formação de jazidas minerais de interesse do Homem (ferro, manganês, cobre, carvão mineral, petróleo, água subterrânea, urânio, alumínio, areia e brita para construção, argila para cerâmica, etc., etc.), localiza-as na Natureza, avalia-as técnica e economicamente e planeja, juntamente com o Engenheiro de Minas, sua exploração e a posterior recuperação ambiental da área afetada;

Geologia de Engenharia, dentro do qual o Geólogo estuda as interferências do Homem sobre o meio físico geológico. Dentro desse plano é importante entender que, para o atendimento de suas necessidades (energia, transporte, alimentação, moradia, segurança física, saúde, comunicação...), o Homem é inexoravelmente levado a ocupar e modificar espaços naturais das mais diversas formas (cidades, agricultura, indústria, usinas elétricas, estradas, portos, canais, extração de minérios, disposição de rejeitos ou resíduos industriais e urbanos...), o que já o transformou no mais poderoso agente geológico hoje atuante na superfície do planeta. Pois bem, caso esses empreendimentos não levem em conta, desde seu projeto até sua implantação e operação, as características dos materiais e dos processos geológicos naturais com que vão interferir e interagir, é quase certo que a Natureza responda através de acidentes locais (o rompimento de uma barragem, o colapso de uma ponte, a ruptura de um talude, por exemplo), ou graves

problemas regionais (o assoreamento de um rio, de um reservatório, de um porto, as enchentes e escorregamentos, a contaminação de solos e de águas superficiais e subterrâneas, por exemplo), consequências todas extremamente onerosas social e financeiramente, e muitas vezes trágicas no que diz respeito à perda de vidas humanas.

Enfim, mesmo com a abdicação do consumismo tresloucado e do crescimento populacional descontrolado, a epopeia civilizatória de chegarmos a uma sociedade onde todos os seres humanos tenham uma vida materialmente digna e espiritualmente plena, exigirá, sem dúvida, a multiplicação de empreendimentos humanos no planeta: exploração mineral, energia, transportes, indústrias, cidades, agricultura, disposição de resíduos... A Geologia é uma das ciências sobre as quais recai a enorme responsabilidade de tornar essa maravilhosa utopia técnica e ambientalmente possível, sem que a própria possibilidade da vida humana no planeta seja comprometida.

Conclui-se, assim, que para se assegurar que a Humanidade tenha um futuro promissor e pleno de felicidade em seu planeta faz-se cada vez mais imprescindível conversar com a Terra. Para esse diálogo, os homens têm seu inspirado intérprete: o Geólogo.

De outra parte, a Geologia é uma geociência maravilhosa. E seu caráter maravilhoso liga-se à sua intrínseca relação com o movimento (Movimento = Matéria + Tempo + Espaço). O sentido maior da Geologia é apreender o movimento, os processos que definiram, definem e definirão o Planeta e seus fenômenos. O fator Tempo pode ser também importante em outras profissões, mas na Geologia é a variável permanente e onipresente em todas suas equações.

Dentro desse espírito, é justo rendermos um tributo ao Geólogo escocês James Hutton, que ao final do séc. XVIII, pela primeira vez rompeu documentada e corajosamente com os estreitos tabus e dogmas religiosos da época, para os quais o mundo atual  era exatamente aquele criado por Deus, cunhando então (o Geólogo inglês Charles Lyell logo em seguida deu primorosa e enérgica sequência à sua teoria) as bases da teoria do Uniformitarismo ("o Presente é a chave do Passado"); a qual, por sinal, Darwin, dando todos os créditos a Lyell e Hutton,  aplicou ao mundo Biológico. Dizia Hutton: "Desde o topo da montanha à praia do mar...tudo está em estado de mudança. Por meio da erosão a superfície da Terra deteriora-se localmente, mas por processos de formação das rochas ela se reconstrói em outra parte. A Terra possui um estado de crescimento e aumento; ela tem um outro estado, que é o de diminuição e degeneração. Este mundo é, assim, destruído em uma parte, mas renovado em outra".

Ao Geólogo, portanto, com todo o merecimento, cabem as honras e homenagem por mais esse aniversário de sua tão bela profissão.

Texto de Álvaro Rodrigues dos SantosGeólogo

CAPÍTULO 2 – POSIÇÃO DA GEOLOGIA APLICADA.

A Geologia é a ciência que trata a origem, evolução e estrutura da Terra, através do estudo das rochas. O termo geologia vem do grego Geo que significa terra e logos, palavra, pensamento, ciência. Podemos dividi-la em dois grupos gerais:

Geologia Teórica ou Natural; Geologia Aplicada.

GE

OL

OG

IA

Teórica ou Natural

Geologia Física

Mineralogia

Petrografia;Sedimentologia;

Estrutural e Geomorfologia

Geologia Histórica

Paleontologia

Estratigrafia

AplicadaEconômica

MineraçãoPetróleo

EngenhariaProblemas de Engenharia Civil; Túneis, barragens,

estradas, água subterrânea, fundações, etc.

1. GEOLOGIA NATURAL OU TEÓRICA

1.1. Parte física: Trata do estudo dos tipos de materiais e seu modo de ocorrência e certas estruturas.

a) Mineralogia: trata das propriedades cristalográficas (formas e estruturas), físicas e químicas dos minerais bem como da sua classificação.

b) Petrografia: procura descrever os caracteres intrínsecos da rocha, analisando sua origem. Descreve as rochas sob o ponto de vista da sua composição química, dos minerais que a compõem, dos arranjos minerais, do seu estado de alteração.

c) Sedimentologia: é o estudo dos sedimentos. Diz respeito à origem, transporte, deposição bem como ao modo de ocorrência, na natureza, de sedimentos consolidados e inconsolidados.

d) Estrutural: é o ramo da geologia que se interessa pelos elementos estruturais presentes nas rochas e causados por esforços. Esses elementos são: orientação dos minerais, fraturas, falhas, juntas, dobras, etc.Segundo Machado e Silva (2004), “A Geologia Estrutural estuda os processos deformacionais da litosfera e as estruturas decorrentes dessas deformações. Investiga, de maneira detalhada, as formas geométricas que se desenvolvem em decorrência do dinamismo de nosso planeta, abrangendo da escala microscopia à macroscópica, portanto, deformações desde a escala dos cristais formadores

de rochas até a escala continental, este último voltando-se ao exams do deslocamento de blocos de grandes dimensões.”

e) Geomorfologia: é a ciência que estuda a gênese e a evolução das formas de relevo sobre a superfície da Terra, onde estas formas são resultantes dos processos atuais e pretéritos ocorridos nos litotipos existentes (CHRISTOFOLETTI, 1980).  Os processos ou fatores que definem esta evolução podem ser exógenos ou modeladores (climas antigos e atuais, vegetação e solos) e endógenos ou formadores de relevo (tectônica e a geologia).

1.2. Geologia Histórica: estudo da evolução dos acontecimentos e fenômenos ocorridos no passado.

a) Paleontologia: estuda os seres que vivenciaram em épocas anteriores à época atual, e que são conhecidos através de seus restos ou vestígios encontrados nas rochas.

b) Estratigrafia: trata do estudo da sequência de camadas. Investiga as condições de sua formação e a correlação entre os diferentes estratos e camadas.

2. GEOLOGIA APLICADA

Está ligada ao estudo da ocorrência, exploração de minerais e rochas sob o ponto de vista econômico, bem como à aplicação dos conhecimentos geológicos aos projetos e às construções de obras de Engenharia. Envolve dois campos de aplicação.

a) Econômica: trata dos estudos dos materiais do reino mineral que o homem extrai da Terra para sua sobrevivência e evolução. Inclui tanto substancias orgânicas (carvão, petróleo) como inorgânicas (Fe, Al, Mn, Pb, Cu, Zn, Au, etc.)

b) Engenharia: emprego do conhecimento geológico para a solução de certos problemas de Engenharia Civil, principalmente nos setores de construção de ferrovias e rodovias, implantação de barragens, aberturas de túneis e canais, obtenção de água subterrânea, projeto de fundações, etc.

CAPÍTUO 3 – A CROSTA TERRESTRE.

De acordo com o satélite SAD 69 a Terra possui um raio de 6.380,160 km. Posemos representar sua estrutura através de três camadas. Vistas esquematicamente abaixo:

Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/imagem.php

LITOSFERA OU CROSTA

Com espessura de até 120 Km, onde se realizam os trabalhos de Engenharia Civil. Sua densidade é de 2,76.

MANTOCom 2.900 Km de espessura. Admite-se que a composição do material do manto seja semelhante à dos meteoritos rochosos. Essencialmente o manto é composto de silicatos de magnésio e de ferro, de ferro elementar e de quantidades menores de sulfatos de ferro.

NÚCLEOCom espessura em torno de 3.300 Km e constituída principalmente por níquel e ferro e por isto denominada NiFe.

A crosta terrestre é a parte mais externa da Terra, encontra-se parcial ou totalmente consolidada. É na crosta que iremos concentrar nossos estudos, pois é nesta região que se realizam os trabalhos de Engenharia, na sua superfície ou então esses trabalhos não vão além de 5 Km de profundidade, se considerarmos perfuração de petróleo como sendo uma obra de Engenharia Civil. É constituída fundamentalmente de duas partes:

a) Crosta Superior ou Crosta Continental: A primeira e mais superficial, composta principalmente de silício e alumínio (SiAl) representada por rochas graníticas, abreviadas por Sial. A espessura do Sial é variável, 50 km nos continentes e quase zero nos mares e oceanos.

b) Crosta Inferior ou Crosta Oceânica: A segunda camada subjacente a Sial é o Sima, cuja composição básica é o silício e o magnésio, representada por rochas basálticas.

TEMPERATURA NO INTERIOR DA TERRA: o grau geotérmico

Túneis e sondagens mostram que a temperatura aumenta progressivamente para o interior da Terra. De um modo geral até uma profundidade de 10 a 20 metros, domina a temperatura média anual a partir daí, a temperatura aumenta continuamente.

Designa-se gradiente geotérmico o número de metros em profundidade na crosta terrestre necessários para haver o aumento de temperatura de 1° C. O valor normal é de 30 m, existindo, porém, variações muito grandes. O cálculo do grau geotérmico é feito dividindo-se a temperatura da profundidade considerada, descontada a temperatura superficial média anual, pela profundidade em metros.

Exemplo: Mina de Morro Velho.

Profundidade aproximada do fundo 2500m;Temperatura 64ºC;Temperatura média anual da superfície 18ºC.

Grau geotérmico:

64−182500

=54 m

É provável que a elevação da temperatura no interior da Terra não seja contínua até o centro. De acordo com o exemplo esta seria 180.000ºC. No entanto o mais provável é que a temperatura no interior da Terra seja de cerca de 6000ºC, a mesma da superfície do Sol.

Em geral a elevação da temperatura é menor nas regiões geológicas mais antigas, estáveis, como no complexo brasileiro ou nos escudos cristalinos constituídos de rochas de idade geológica muito antiga e sem perturbações tectônicas recentes. Em zonas de idade geológica mais jovem, sujeitas a perturbações tectônicas, o magma geralmente atinge níveis superiores na litosfera, determinando nessas regiões um aumento rápido da temperatura em função da profundidade.

CONSTITUIÇÃO LITOLÓGICA DA CROSTA TERRESTRE

A crosta terrestre é constituída de rochas, isto é, agregados naturais de um ou mais minerais (minerais é definido como toda substância inorgânica natural de composição química e estruturas definidas).Existem três grandes grupos de rochas que serão mais detalhados adiante, são eles:

Magmáticas (ou ígneas); Metamórficas e, Sedimentares.

As rochas de origem magmáticas, juntamente com as rochas metamórficas originadas a partir da transformação de uma rocha magmática, representam cerca de 95% do volume total da crosta, ocupando porém 25% da superfície da mesma. As rochas sedimentares mais as rochas metassedimentares representam apenas 5% do volume, mas, no entanto, cobrem 75% da superfície da crosta. Essas rochas formam uma delgada película que envolve a Terra em toda a sua superfície, originando a litosfera.

Segundo A. Poldervaart a proporção aproximada das rochas que ocorrem na crosta terrestre é:

Sedimentos (rochas sedimentares) 6,20%Granodioritos, granitos (ígneasplutônicas), gnaisses(metamórficas) 38,30

%Andesito (ígnea extrusiva) 0,10%Diorito (ígnea plutônica) 9,50%

Basaltos (ígnea extrusiva) 45,80%

Clarke e Washington utilizaram os resultados de análises químicas de rochas (5159 amostras) com eliminação de óxidos menos importantes e estabeleceram a seguinte composição média ponderada para a crosta nas áreas continentais:

Si O2 60,18% CaO 5,17%Al2O3 15,61% Na2O 3,91%Fe2O3 3,14% K2O 3,19%FeO 3,88% TiO2 1,06%MgO 3,56% P2O5 0,30%

A composição química encontrada corresponde a um valor intermediário entre as composições químicas de um granito e um basalto que são justamente as rochas mais comuns entre as magmáticas. O valor médio da densidade da crosta terrestre é de 2,76.

A tabela seguinte é extremamente interessante pois mostra que cerca de 99% da crosta são constituídas de apenas oito elementos químicos: O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, sendo o oxigênio absolutamente dominante.

Esta tabela foi elaborada por Clarke (peso), 90% do volume total é ocupado pelo oxigênio restando apenas 8% para os demais elementos. Segundo Leinz, o volume baseou-se no diâmetro atômico que cada elemento possui.

Estes oito elementos básicos perfazem cerca de 98,5% do peso da crosta terrestre. A maioria dos metais úteis ao homem ocorre apenas em quantidades subordinadas, sendo estes metais exploráveis apenas em lugares onde ocorreram diferenciações magmáticas, sedimentação, decomposição química diferencial ou então, ocorre como impurezas nos minerais. Quando ocorrem em concentrações volumosas e econômicas, são classificados como depósitos ou jazidas minerais.

ELEMENTOS PESO POR % VOLUME POR %

O 46,6 91,77

Si 27,72 0,8

Al 8,13 0,76

Fe 5 0,68

Mg 2,09 0,56

Ca 3,63 1,48

Na 2,83 1,6

K 2,59 2,14

ELEMENTOS QUÍMICOS MAIS COMUNS NA CROSTA TERRESTRE

CAPITULO 4 – TECTÔNICA DE PLACAS

A Terra é formada pro quatro camadas principais:

Núcleo interno, sólido de ferro e níquel com o Ф aproximado de 2400 Km. Núcleo externo, líquido de ferro e níquel com espessura de 2300 Km. Manto de silicatos com espessura aproximada de 2800 Km; (silicatos de Fe e

Mg, Fe, FeS). Crosta terrestre (30-50 Km de espessura).

O princípio chave da tectônica de placas é a existência de uma litosfera constituída por placas tectónicas separadas e distintas, que flutuam sobre a astenosfera. A relativa fluidez da astenosfera permite que as placas tectónicas se movimentem em diferentes direções.

As placas contatam umas com as outras ao longo dos limites de placa, estando estes comumente associados a eventos geológicos como terramotos e a criação de elementos topográficos como cadeias montanhosas, vulcões e fossas oceânicas. A maioria dos vulcões ativos do mundo situa-se ao longo dos limites de placas, sendo a zona do Círculo de Fogo do Pacífico a mais conhecida e ativa. Estes limites são apresentados em detalhe mais adiante.

A Terra é formada pro quatro camadas principais:

Núcleo interno, sólido de ferro e níquel com o Ф aproximado de 2400 Km. Núcleo externo, líquido de ferro e níquel com espessura de 2300 Km. Manto de silicatos com espessura aproximada de 2800 Km; (silicatos de Fe e Mg, Fe, FeS). Crosta terrestre (30-50 Km de espessura).

No centro do planeta está o núcleo interno sólido com temperatura em torno de 4000° C. O calor do núcleo interno faz com que o material do núcleo externo líquido e do manto plástico, circule em correntes de convecção. A densidade total da Terra é de δ= 5,527.

A Crosta Terrestre é a camada sólida externa da Terra. Inclui a crosta continental (mais ou menos 40 Km de espessura) e a crosta oceânica (aproximadamente 6 - 7 Km). A crosta e a camada superior do manto formam a litosfera. A litosfera é constituída por placas semirrígidas que derivam umas em relação às outras sobre a astenosfera subjacente (uma camada parcialmente fundida do manto). Esse fenômeno que permite o deslizar das placas litosféricas é designado por deriva continental.

São três os tipos de limites de placas, caracterizados pelo modo como as placas se deslocam umas relativamente às outras, aos quais estão associados diferentes tipos de fenómenos de superfície:

1- Limites transformantes ou conservativos 

Ocorrem quando as placas deslizam ou mais precisamente roçam uma na outra, ao

longo de falhas transformantes. O movimento relativo das duas placas pode

ser direito ou esquerdo, consoante se efetue para a direita ou para a esquerda de um observador colocado num dos lados da falha.

Vista aérea da falha de Santo André na zona em que atravessa a planície de Carrizo, a oriente da cidade de San Luis Obispo. (Robert E. Wallace, USGS.)

2- Limites divergentes ou construtivos 

Ocorrem quando duas placas se afastam uma da outra. Quando duas placas se separam, formam-se rifts (fendas) na crosta.

Nos oceanos, esse movimento resulta na expansão dos fundos oceânicos e na formação das cadeias oceânicas.

Nos continentes, a expansão da crosta pode formar rifts Valleys (vales de afundamento).

Fonte:http://assemblealegislativa.regione.emiliaromagna.it/wcm/studenticittadini/aprod/reg/multi/index/par_viaggio/viaggio/p1/p2/pimm1/Fig1_2_1.jpg

3- Limites convergentes ou destrutivos (também designados por margens ativas)

Ocorrem quando duas placas se movem uma em direção à outra, formando uma zona de subdução (se uma das placas mergulha sob a outra) ou uma cadeia montanhosa (se as placas simplesmente colidem e se comprimem uma contra a outra).

Convergência crusta oceânica - crusta continental

Convergência crusta oceânica - crusta oceânica.

Convergência crusta continental - crusta continental

No meio dos oceanos, esse processo dá origem às fossas abissais (crosta oceânica x crosta continental), atividades sísmicas e arcos insulares (crosta oceânica x crosta oceânica).

As montanhas podem formar-se onde há subdução da crosta oceânica sob a crosta continental, ou crosta continental com continental. Um bom exemplo de colisão crosta continental - crosta continental é o da Índia com a Ásia que deu origem à cadeia montanhosa dos Himalaias.

A tectônica de placas ajuda a explicar a deriva continental, teoria segunda a qual os continentes reuniram-se há 175 M.a, para formar um único continente, o Pangéia, que posteriormente se fragmentou.

Fonte: http://cienciahoje.uol.com.br/materia/resources/images/che/wegener2.gif

Atualmente as grandes placas são em número de oito:

Placa Norte-Americana – América do Norte, oeste de Atlântico Norte e Groelândia; Placa Sul-Americana – América do Sul e oeste do Atlântico Sul; Placa Antártica – Antártica e “Oceano Sul”; Placa Eurasiana – leste do Atlântico Norte, Europa e Ásia, exceto a Índia; Placa Africana – África, leste do atlântico Sul e oeste do Oceano Índico; Placa Indo-Australiana – Índia, Austrália, Nova Zelândia e maior parte do Oceano Índico; Placa Nazca – leste do Oceano Pacífico adjacente à América do Sul; Placa do Pacífico – maior parte do Oceano Pacífico (e costa sul da Califórnia).Há também vinte ou mais placas menores, tais como as da Arábia, Cocos e Filipinas.

A superfície da Terra é muito jovem. Num período relativamente curto (pelos padrões astronômicos) de 500.000.000 anos, a erosão e os processos tectônicos destroem e recriam a maior parte da superfície da Terra e, assim, eliminam quase todos os vestígios da primitiva história geológica do planeta (tais como as crateras de impacto). Assim a própria história dos começos da Terra foi apagada. Nosso planeta tem 4,5 a 4,6 bilhões de anos, mas as rochas mais antigas datam de menos de 4 bilhões de anos atrás, sendo raras as rochas com mais de 3 bilhões de anos. Os mais antigos fósseis de organismos vivos têm menos de 3,9 bilhões de anos. Não há registro do período crítico em que a vida se iniciou.

CAPÍTULO 6 - MINERAIS

Os minerais são os elementos constituintes das rochas, logo o conhecimento dos minerais implica o conhecimento das rochas.

Mineral é uma substância inorgânica natural de composição química e estruturas definidas. Há autores que consideram o petróleo e o âmbar como minerais, apesar de serem substancias orgânicas e o petróleo não apresentar composição química definida. Há minerais que são líquidos à temperatura ambiente, como a água e o mercúrio.

Mineralogia é a ciência que as propriedades cristalográficas (forma e estrutura), física e química dos minerais, bem como a sua classificação.

Propriedades dos Minerais

As propriedades dos minerais são de quatro naturezas que serão detalhadas à frente:

EstruturaDurezaTraço

ClivagemFratura

TenacidadePeso específico

BrilhoCor

Propriedades Morfológicas HábitoPropriedades Químicas Polimorfismo

Propriedades Físicas

Propriedades Ópticas

Propriedades físicas

Estrutura:

Quase todos os minerais ocorrem no estado cristalino no qual os átomos ou agrupamentos de átomos são dispostos segundo sistemas fixos e constantes. Um exemplo dessa propriedade esta representada nos minerais argilícos. Os minerais argílicos são combinações das unidades cristalográficas principais que são as seguintes:

Tetraedro de Sílica (sílica) Octaedro de Alumina (Alumina)

Antes, porém, de falar de minerais argílicos, é importante definir e entender o que é superfície específica. Superfície Específica é o somatório das áreas superficiais das partículas contidas em um determinado volume ou massa (peso). Quanto maior a superfície específica, mais fino o mineral.

Os principais minerais argílicos: Caulinita; Ilita; Montmorinolita.

Caulinita - Al2Si2O5(OH)4

Mineral 1:1 porque são formados pelo empilhamento de uma lâmina de tetraedros de Si e uma lâmina de octaedros de Al, uma no topo da outra.É um mineral argiloso silicatado de ocorrência extremamente grande em solos brasileiros.

Superfície específica: 10 m2/g.

Montmorilonita - (Na,Ca)0,3(Al,Mg)2Si4O10(OH)2.nH2O.São minerais chamados 2:1 porque são formados pelo empilhamento de duas

lâminas tetraédricas, fazendo um sanduíche com a lâmina octaédrica.Superfície específica: 800 m2/g.

As argilas montmorilonitas são fortemente expansivas por causa das ligações fracas entre os “lençois” das unidades cristalográficas. Um solo com essa composição tende a ser instável em presença de água, sendo resistente apenas quando secos. Na presença de umidade, possuem variações volumétricas, ocasionando um “efeito sanfona” (expansão e contração) entre o período seco e molhado.

Ilita- [(OH)4 Ky (Si8-y Aly) (Al4 Fe4 Mg4 Mgy) O20

São também minerais do tipo 2:1 e são produtos de alteração direta das micas. Apresenta estrutura semelhante à da montmorilonita. Há íons entre as lâminas, que podem ser de potássio (K), sódio (Na), etc, que proporcionam uma ligação mais forte.Superfície específica: 80 m2/g.

Dureza

É a resistência ao risco. A dureza relativa é dada pela Escala de Mohs. Em 1812, o mineralogista alemão Friedrich Mohs ordenou 10 minerais numa escala de 1 a 10, segundo a dureza. Nossas unhas teriam 2,5 na escala de Mohs, e um canivete, 5,5.

Escala empírica de Mohs:

http://jose.coelho.googlepages.com/EscalaM.JPG

Os minerais de maior dureza riscam os de menor dureza. Assim a fluorita, de dureza 4, risca todos de dureza inferior e é riscada por aqueles que apresentam dureza maior que 4.

Não existe proporção de graus de dureza na escala de Mohs; por exemplo, o diamante não é dez vezes mais duro que o talco, nem a dureza da fluorita é o dobro do gesso. O diamante (10) é 140 vezes mais duro que o córindon (9).

Se quisermos estabelecer uma escala de proporcionalidade entre os diversos minerais, isso só é obtido fazendo-se deslizar uma ponta de aço ou diamante, submetida a um peso constante sobre os minerais. A profundidade do sulco deixado sobre os minerais e, só a partir daí é que se pode comparar proporcionalmente.

A dureza de um mineral depende de sua composição quimica compostos de metais pesados (prata, cobre, chumbo, ouro) são moles; sulfetos e óxidos de ferro e níquel são duros (NiS, FeS). sulfetos em geral são moles; oxidos e silicatos, especialmente os que contém alumínio, são duros e da sua estrutura cristalina diamante e grafita são formados por carbono mas devido a sua estrutura cristalina, o diamante tem dureza 10 e a grafita 1 a 2.

Fonte: http://media.photobucket.com/image/diamante%20e%20grafita/K_love_L/diamanteegrafite.jpg

Traço

É a propriedade do mineral deixar um risco de pó quando friccionado contra uma superfície não polida de porcela branca. (dureza da porcelana: 6,5 -7). Para que isso aconteça, o mineral deve ter dureza inferior à porcelana. Os de maior dureza, riscam a porcelana e causam sulco incolor. Nem sempre o traço é da mesma cor do mineral.

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Clivagem

É a propriedadede certos minerais se partirem em determinados planos de acordo com suas direções de fraqueza. Explica-se tal fenômeno pelo fato que os planos de clivagem são aqueles planos reticulares entre os uais atuam as forças de ligação muito fracas. Os cristais com clivagem pronunciada mostram, muitas vezes, variação considerável da dureza. A dureza, neste caso, é mínima nos planos de clivagem. Exemplo: a mica apresenta clivagem perfeita; o feldspato apresenta dois planos de clivagem e um de fratura; a calcita apresenta três planos de clivagem perfeita em forma romboédrica.

Fratura

Um mineral sem clivagem apresenta fratura; esses minerais não se partem em planos, mas segundo uma superfície irregular. Exemplo: Quartzo que apresenta fratura em forma conchoidal.

Tenacidade

É a propriedade que os minerais têm de apresentar resistência ao choque de um

martelo ou ao corte de uma lâmina de aço. De acordo com sua tenacidade os materias são classificados em:

a) Quebradiços ou friáveis: quando submetidos à pressão, reduzem-se a pó. Exemplo: Calcita.

b) Sécteis: podem ser cortados por uma lâmina. Exemplo: Gispita

http://www.micron-systeme.eu/upload/bilderleiste/Mineral-Glimmer-Mica.jpg

http://3.bp.blogspot.com/_KiLk7dRAkcI/ScQD7zyxnmI/AAAAAAAAAH8/Ukj3q74OBSk/s400/l.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a5/QuartzUSGOV.jpg/180px-QuartzUSGOV.jpg

c) Maleáveis: redutíveis à lâmina pelo martelo ou, em outras palavras, são transformados em chapas pelo martelo. Exemplo: Ouro

Peso Específico

Relação entre o peso do mineral e o peso de igual volume de água destilada a 4°C. O peso específico depende de dois fatores:

1. Natureza dos átomos: os elementos de peso atômico mais elevado formam minerais de maior peso específico. Exemplos:CaCO3 – calcita 2,9 (peso atômico – 40,078; Nº atômico: 20)Ba CO3 - whiterita 4,3 (peso atômico- 137,34; Nº atômico: 56).Pb CO3 - Cerusita 6,5 (peso atômico- 207,20; Nº atômico: 82).

2. Estrutura Atômica: o diamante e a grafita são formados pelo mesmo elemento (carbono), mas possuem estrutura atômica diferente.Diamante- estrutura mais compacta- δ=3,5Grafita: estrutura menos compacta- δ=2,2.

A determinação do peso específico de um material é de fundamental importância os principais métos para sua obtenção são:

a- Balança Hidrostática Primeiro pesa-se o mineral no ar (peso P) depois pesa-

se o mineral imerso na água (peso P’)P’ será menos que P, porque qualquer corpo submerso

na água sofre um empuxo para cima cujo valor é igual ao peso do volume da água deslocada. (Empuxo de Arquimedes).

δ= PPa P−Ea=P ' P−P '=Ea⇒

P−P '=Pa δa⇒ Densidade de água a 4°C =1

δ= P

P−P ' P - P’ é o peso da água destilada. Portanto a formula do peso específico é

b- Método do Picnômetro

Deve-se seguir o seuguinte procedimento:- Pesa-se o frasco vazio tampado = A- Introduz-se o mineral no frasco e pesa-se = M

- Introduz-se água destilada no frasco onde já existe o mineral, até um certo nível, e pesa-se = S.- A última pesagem é o do picnômetro cheio de água destilada, observando-se os mesmos cuidados = P. Assim:

δ=pe=P

P−P'

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/14/Balan%C3%A7a_hidrost%C3%A1tica.JPG/200px-Balan%C3%A7a_hidrost%C3%A1tica.JPG.

S=P−δa

( M−A )γ

+( M−A )

S=P− M−Aγ

+( M−A )∴ M−Aγ

=P−S+M −A

γ= M−AP−S+M −A

∴ γ= M−AP+M −S−A

O picnômetro é usado quando o mineral é apenas um fragmento ou mesmo um pó. O aparelho consiste em um pequeno frasco de vidro com tampa esmerilhada que termina por um capilar.

Propriedades Ópticas:

Brilho

É o aspecto da reflexãoda luz na superfície do mineral. Existem brilho metálico, a damantino, vítreo, resinoso, etc.

Cor

A cor de um mineral deve ser sempre observada em superfície ou fratura recente, pois a superfície exposta ao ar se transforma formando películas de alteração.Propriedades Morfológicas:

Hábito

É a maneira mais frequente como um cristal ou mineral se apresenta. Exemplo:

Quartzo: prismático, terminado por fazer de romboédros. Calcita e dolomita: romboédricos. Gipsita: prismático, fibroso.

Propriedades Químicas:

Os minerais podem consistir de apenas um elemento quimico ou de várias, passando a ser compostos químicos expressos em sua fórmula química. Existem certa relação entre a forma cristalina e a composição química chamadas Polimorfismo e Isomorfismo.

Polimorfismo: É quando diferentes minerais possuem a mesma composição química, mas formas cristalinas diferentes, o que acarreta propriedades físicas e químicas diferentes porque estas dependem da forma cristalina. Exemplo: diamante e grafita.

Isomorfismo: É quando vários minerais possuem uma composição quimica diferente mas análoga, cristalizando todavia na mesma forma ou similar. Exemplo: plagioclásio (feldspatos), Albita (Na2 O. Al2 O3 .6 SiO2) e Anortita ( CaO. Al2O3. 2SiO2)

Lembramos que as propriedades dos minerais dependem também de sua composição química. Assim os minerais podem ser classificados em: óxidos, silicatos, sulfatos, carbonatos, sulfetos, etc.

http://www.farmaefarma.com.br/abfh/arquivos/2008_07_25_11_41_421778.pdf

Radioatividade:

Os minerais que contêm, por exemplo, urânio, tório e potássio (K40), são radioativos. São fatores de importância mineralógica: taxa de velocidade de decaimento, os produtos do decaimento, a quantidade de calor liberada no processo de decaimento e a radiação envolvida (radiações α, β e γ). Considerando que o urânio e o tório decaem finalmente para chumbo (urânio a Pb206 e tório a Pb208), a idade de uma rocha ou de um mineral pode ser determinada a partir das quantidades relativas de chumbo no urânio ou no tório. O fundamento desta determinação da idade radiométrica (geocronologia) é o fato que 1g de urânio decai, por ano, para formar 1,27X10-8 de Pb206.

Reações Álcali-Agregado

As reações álcali-agregado (RAA) são um processo químico onde alguns constituintes mineralógicos do agregado (agregados que possuem determinados teores de minerais silicosos amorfos) reagem com hidróxidos alcalinos (provenientes do cimento, água de amassamento, agregados, pozolanas, agentes externos, etc.) que estão dissolvidos na solução dos poros do concreto. Como produto da reação forma-se um gel higroscópico expansivo. A manifestação da reação álcali-agregado pode se dar de várias formas, desde expansões, movimentações diferenciais nas estruturas e fissurações até pipocamentos, exsudação do gel e redução das resistências à tração e compressão.

Atualmente são distinguidos três tipos deletérios da RAA:

Reação álcali-sílica: Envolve a presença de sílica amorfa ou certos tipos de vidros naturais (vulcânicos) e artificiais.

Reação álcali-silicato: É da mesma natureza da reação álcali-sílica, porém o processo ocorre mais lentamente, envolvendo alguns silicatos presentes nos feldspatos, folhelhos argilosos, certas rochas sedimentares (como as grauvacas), metamórficas (como os quartzitos) e magmáticas (como os granitos) e fundamentalmente, a presença de quartzo deformado (tensionado) e minerais expansivos.

Reação álcali-carbonato: Ocorre entre certos calcários dolomíticos e as soluções presentes nos poros do concreto.

A melhor maneira de combate à reação álcali-agregado (RAA) é evitar sua ocorrência, antes da construção, ou reduzir seus efeitos caso ela tenha se manifestado depois da obra pronta. É possível fazê-lo antes da construção: efetuando as análises e ensaios recomendados dos agregados e do conjunto agregado-aglomerante. Caso haja potencialidade de ocorrência da reação usar neutralizadores da mesma no concreto, tais como materiais pozolânicos, sílica ativa, escória granulada moída de alto forno

Elemento (Peso atômico do

elemento ou do isótopo radioativo)Formação e abundância

C(14)Produzido pelo bombardeamentodo nitrogênio pelos raioscósmicos

K(40) 0,012% do potássio

Rb(87) 27,2% do rubídio

Tc(99)O tecnécio foi demonstrado nasestrelas pela análise de seusespectros

Pm(147) 100% do promécio

Sm(152) 26% do samário

Lu(176) 2,5% do lutécio

Re(187) 61,8% do rênio

Th(232) 100% do tório

0,71% do urânio (físsil)

99,28% do urânio

Todos os elementos com números de ordem maiores

do que 93

Todos isótopos radioativos, masmuito pouco abundantes nacrosta da Terra

U(235) e U(238)

contendo materiais pozolânicos ou escória em quantidades adequadas. Ou após a construção: caso a estrutura esteja sofrendo os efeitos da RAA há uma série de procedimentos descritos na literatura técnica especializada que podem auxiliar a diminuir as influências deletérias da reação.

A expansão deletéria ocorre quando o gel formado pela reação absorve água e se expande. As características deste gel dependem de sua composição química e da presença de água. A formação do gel no entanto depende da existência de sílica reativa; de proporção e tamanho dos agregados; da disponibilidade de álcalis; da presença de umidade e temperatura elevada.

Os agregados que possuem determinados teores de minerais silicosos amorfos, ou de quartzo cristalograficamente deformados por processos tectônicos, são passíveis de reagir com álcalis do cimento Portland. Nestas condições, poderá haver a formação de produtos gelatinosos, que poderão se expandir e, consequentemente, provocar a degradação do concreto. A determinação da reatividade potencial dos agregados pode ser efetuada, em laboratório, por dois principais procedimentos:

Método químico: o agregado, moído, é submetido à dissolução em solução de NaOH 1N. A quantidade de sílica dissolvida e a consequente redução de alcalinidade permitem classificar o agregado em inócuo ou deletério ou potencialmente deletério.

Método de barras: corpos de prova de argamassa, nos quais a areia proveniente da moagem do agregado é combinada com cimento de alcalinidade conhecida, são colocados em ambiente de umidade controlada e as eventuais expansões, devido às reações, são medidas periodicamente a partir de 14 dias até 12 meses.

Os Minerais Mais Comuns das Rochas

Quartzo: SiO2

O quartzo é o mais abundante mineral da Terra (aproximadamente 12% vol.). Possui estrutura cristalina trigonal composta por tetraedros de sílica (dióxido de silício, SiO2), pertencendo ao grupo dos tectossilicatos. É classificado como tendo dureza 7 na Escala de Mohs. Apresenta as mais diversas cores(alocromático) conforme as variedades. Peso específico 2.65. Sem clivagem, apresentando fratura concóide.Ocorre geralmente em pegmatitas graníticas e veios hidrotermais. Pode também ter origem metamórfica ou sedimentar. Geralmente associado aos feldspatos e micas.Aplicações e utilizações: Areia para moldes de fundição, fabricação de vidro, esmalte, saponáceos, dentifrícos, abrasivos, lixas, fibras ópticas, refratários, cerâmica, produtos eletrônicos, relógios, indústria de ornamentos; fabricação de instrumentos ópticos, de vasilhas químicas etc. É muito utilizado também na construção civil como agregado fino e na confecção de jóias baratas, em objetos ornamentais e enfeites, na confecção de cinzeiros, colares, pulseiras, pequenas esculturas etc. Algumas estruturas de cristal de quartzo são piezoelétricas e usadas como osciladores em aparelhos eletrônicos tais como relógios e rádios.

Feldspatos

Ortoclásio (KAlSi3O8)

É um mineral do grupo dos tectossilicatos importante na formação de rochas ígneas. É também conhecido como feldspato alcalino e é comum nos granitos e rochas relacionadas. A ortoclase é idêntica à microclina em todas as suas propriedades físicas e apenas se pode distinguir daquela por meio de microscópio de luz polarizada ou por difracção de raios X. Seus dois planos de clivagem são perpendiculares. A sua dureza é igual a 6, com peso específico igual a 2.56 -2.58, e brilho vítreo a nacarado. Em termos de cor pode ser branca, cinzenta, amarela ou vermelha; raramente verde.

Microclina

Microclínio, (KAlSi3O8) é um importante mineral tectossilicato constituinte de rochas ígneas. Também designado por "feldspato alcalino", é comum no granito e rochas relacionadas e em rochas metamórficas. A microclina é idêntica à ortoclase em todas as suas propriedades físicas e apenas se pode distinguir daquela por meio de microscópio de luz polarizada ou por difracção de raios X; ao microscópio de luz polarizada a microclina exibe uma pequena e múltipla macla de carlsbad que resulta de uma estrutura em grelha que é inconfundível.

AAmazonita (variedade de microclina)

PlagioclásioÉ uma importante série de tectossilicatos da família dos

feldspatos. Esta designação não se refere a um mineral com uma composição química específica, mas a uma série de soluções sólidas, mais conhecida como a série do plagioclásio. Esta série tem como extremos a albita e a anortita (com composição química NaAlSi3O8 e CaAl2Si2O8

respectivamente) em que os átomos de sódio e cálcio se

podem substituir uns pelos outros na estrutura cristalina dos minerais. A composição dos diversos minerais da série da plagioclase é geralmente indicada pela percentagem total de anortita (%An) ou de albita (%Ab).

Nome  % NaAlSi3O8(% Ab)  % CaAl2Si2O8(% An)

Albita 100-90 0-10Oligoclase 90-70 30-10Andesina 70-50 30-50

Labradorita 50-30 50-70Bytownita 30-10 70-90Anortita 10-0 90-100

Minerais da série do plagioclásio e suas composições

Os feldspatos possuem numerosas aplicações na indústria, devido ao seu teor em álcalis e alumina. As aplicações mais importantes são:

Fabricação de vidro (sobretudo feldspatos potássicos; reduzem a temperatura de fusão do quartzo, ajudando a controlar a viscosidade do vidro).

Fabrição de cerâmicas (são o segundo ingrediente mais importante depois das argilas; aumentam a resistência e durabilidade das cerâmicas).

Como material de incorporação em tintas, plásticos e borrachas devido à sua boa dispersibilidade, por serem quimicamente inertes, apresentarem pH estável, alta resistência à abrasão e congelamento e pelo seu índice de refracção (nestas aplicações usam-se feldspatos finamente moídos).

Produtos vidrados, como louça sanitária, louça de cozinha, porcelanas para aplicações eléctricas. E ainda, abrasivos ligeiros, produção de uretano, espuma de látex, agregados para construção.

Micas

O grupo de minerais mica inclui diversos minerais proximamente relacionados, do grupo dos filossilicatos, que têm a divisão basal altamente perfeita. Na classificação das cores possui cor Alocromática devido a sua variedade de cores(branca, preta, marrom, roxo, verde). Sua dureza na escala de Mohs é 1,0.

A biotita (K(Mg,Fe)3(OH,F)2(Al,Fe)Si3O10) tem uma clivagem basal altamente perfeita, portanto, suas lâminas flexíveis lascam-se facilmente. Tem uma dureza de 2,5 a 3, densidade de 2,7 a 3,1 e sua coloração varia de verde escuro, pardo a negro, podendo ser transparente a opaco. É encontrada ocasionalmente em folhas grandes, especialmente em veios pegmatíticos, e ocorre também como contato de rocha metamórfica ou produto da alteração da hornblenda, augita, wernerita, e minerais similares. É usado como isolante elétrico, fabricação de vidros refratários e refratários em geral. A muscovita (caracteriza-se pela clivagem basal bem marcada e distingue-se da biotita em amostra de mão por ser incolor.

Cristais de Biotita

Muscovita

De acordo com as impurezas presentes, a moscovita pode ser incolor (mais comum), marrom ou rósea. É um mineral muito comum nos granitos.

Anfibólio

Constituído por silicatos complexos de dupla cadeia de SiO4, contendo o ion hidroxila e cátions metálicos variados (Ca2+, Mg2+, Fe2+, Al3+, Na+, e outros).

Tremolita

A tremolita é um mineral de silicato com fórmula química Ca2Mg5Si8O22(OH)2. Forma-se por metamorfismo de sedimentos ricos em a e quartzo. Forma uma série com a actinolita. A tremolita magnesiana pura é branca, e com o aumento do teor de ferro a cor passa a verde escura. Possui dureza entre 5 e 6.

Uma variedade fibrosa de tremolita é utilizada como asbesto. A tremolita é um indicador do grau de metamorfismo uma vez que a temperaturas elevadas converte-se em diopsídio. A calcitea, grossularia, o talco e a serpentina são minerais frequentemente associados à tremolita.

Hornblenda

Constituídos por mistura isomorfa de silicatos de cálcio, magnésio, ferro, alumínio e, por vezes, também de sódio, manganês ou titânio. Assim o termo horneblenda não refere um mineral em particular. a fórmula geral pode ser dada por: (Ca,Na)2-3(Mg,Fe,Al)5(Al,Si)8O22(OH,F)2.

As horneblendas têm uma dureza de 5 a 6 na Escala de Mohs, uma densidade de 2.9 a 3.4, e são tipicamente verde opaco, verde acastanhado, castanho ou preto, predominando os tons escuros. Apesar da sua abundância, as horneblendas aparecem em geral sob a forma de pequenos cristais inconspícuos, sendo raros os cristais de grande dimensão. São minerais muito comuns nas rochas ígneas e metamórficas, tais como os granitos, sienitos, dioritos, gabros, basaltos, andesitos, gneisses e xistos. É o principal mineral dos anfibolitos. As horneblendas negras e castanho muito escuro, ricas em titânio, são em geral designadas por horneblendas basálticas, dado serem um dos constituintes comuns dos basaltos e rochas vulcânicas similares.

Piroxênios

Sua fórmula geral XY(Si,Al)2O6. São do grupo dos inossilicatos de cadeia simples, encontrados em múltiplas rochas ígneas e metamórficas, em muitas das quais constituem o grupo mineral dominante. Dureza de 5 a 6. Densidade: 3,0 a 3,6. Apresenta clivagem em duas direções, perpendiculares entre si. Pelo intemperismo podem formar calcita e limonita. Pelo metamorfismo, alteram-se em anfibólios.

Diopsídio

É um silicato de cálcio e magnésio. CaMg (SiO3)2

Ocorre em rochas metamórficas, ricas em magnésio, em sedimentos metamorfizados ricos em cálcio. Presente também em rochas básicas como basaltos. Pode ser usado

como gema.Espodumênio

É um silicato de lítio e alumínio com a fórmula LiAlSi2O6; dureza: 6,5 – 7. Densidade relativa - 3,15 - 3,2. Pode estar associado com outros minerais alcalinos. Ocorrem em pegmatitos, aplitos e granitos litíferos, sendo que nos pegmatitos chegam a ocorrer sob a forma de cristais gigantescos, de até 90 toneladas. É matéria-prima importante na obtenção de sais de lítio empregados em cerâmica e fabricação de vidro e as variedades transparentes e de bela coloração constituem pedras preciosas de grande valor.

Zircão

É um mineral pertencente ao grupo dos nesossilicatos. Sua fórmula é ZrSiO4. Está presente em muitas rochas ígneas (como produto primário da cristalização), nas rochas metamórficas (como grãos recristalizados) e nas rochas sedimentares (como grãos detríticos). É raro encontrar cristais de zircão de grandes dimensões. A coloração natural do zircão varia desde incolor passando pelo amarelo dourado, vermelho, marrom ou verde. Usos: gemas, produção de opacidantes cerâmicos, obtenção de oxido de zircônio para utilização na indústria química, entre outras.

Magnetita

A Magnetita é um mineral magnético formado pelos óxidos de ferro. Sua fórmula Química: Fe3O4. Apresenta dureza 5.5 - 6,5, quebradiço, fortemente magnético, de cor preta, de brilho metálico, com peso específico entre 5,158 e 5,180. É um mineral que se dissolve lentamente em ácido clorídrico. A magnetita é a fonte mais valiosa entre os minérios de ferro. É encontrada, como pequenos grãos, disseminada nas rochas ígneas e metamórficas. Ocorre em meteoritos e também em areias de praia. Comumente formada pela alteração de minerais que contém óxido de ferro. É utilizada como fonte de ferro.

HematitaSua fórmula Química é Fe2O3. Dureza: 5,5 -

6,5. Densidade relativa : 4,9 - 5,3. Ocorre em várias rochas como granitos, sienitos, traquitos, andesitos, oriundo da cristalização magmática; em pegmatitos ou granitos pegmatóídes. Ocorre em rochas metamórficas, como hematita quartzitos, em camadas com grande espessura. Forma também massas irregulares, por concentração devido ao intemperismo de rochas ricas em ferro.  Importante fonte de ferro e o principal mineral de minério da grande maioria das jazidas. Também se usa em forma pulverizada como pigmento vermelho.

Pirita

Fórmula Química: FeS2. Dureza: 6,0 - 6,5. Densidade relativa: 4,95 - 5,10. O mineral é gerado por processos metamórficos, magmáticos, hidrotermais e sedimentares ou diagenéticos em ambiente redutor. Transforma-se facilmente em limonita. Pode ocorrer associada ao ouro e cobre; também ser fonte de enxofre para a fabricação de H2SO4; como fonte de SO2, na preparação de polpa de madeira, na fabricação do papel e desinfetantes. Possui aplicação em joalherias.

Turmalina

Trata-se de um conjunto de minerais de silicato de boro e alumínio, cuja composição é muito variável devido às substituições isomórficas (em solução sólida) que podem ocorrer na sua estrutura. Os elementos que mais comumente participam nestas substituições são o ferro, o magnésio, o sódio, o cálcio e o lítio existindo outros elementos que podem também ocorrer. Tem dureza 7-7.5 e o seu peso específico é de 2.9-3.2, a densidade é mais elevada nas espécies portadoras de ferro.

A turmalina é encontrada em dois tipos principais de ambientes geológicos. Rochas ígneas, em particular o granito e pegmatitos graníticos e nas rochas metamórficas como o xisto e o mármore.

A turmalina é usada em joalharia. Devido as propriedades piezoelétricas, é empregada na fabricação de calibradores de pressão.

Variedade: Verdelita Variedade: Elbaíta bicolor

Topázio

O topázio é um mineral de flúor e alumínio de fórmula química Al2[(F,OH)2SiO4. Tem uma dureza 8, peso específico entre 3.4-3.6.Ocorre em pegmatitos, veios de quartzo de alta temperatura e em cavidades existentes em rochas ácidas como granito e riolito e pode ser encontrado associado com fluorita e cassiterita. É utilizado como gema e em indústria de refratários.

Topázio Topázio Incolor

Calcita

A calcita é um mineral com composição química CaCO3. Tem dureza 3 e densidade relativa 2,72. É um dos minerais mais comuns e disseminados. Ocorre como massas rochosas sedimentares enormes e amplamente espalhadas, nas quais é o único mineral preponderante, sendo o único presente em certos calcários. É um constituinte importante de margas e pelitos calcários. As rochas calcárias formam-se por processos

orgânicos e inorgânicos. No primeiro caso resulta da deposição em fundo marinho, de grandes camadas de material calcário, sob a forma de carapaças e esqueletos de animais marinhos. Uma proporção menor dessas rochas se formam inorganicamente pela precipitação direta de carbonato de cálcio em soluções aquosas. O emprego mais importante da calcita é na fabricação de cimentos e cal para argamassa. Também é usado como corretor de pH em solos ácidos.

Dolomita

A dolomita é um mineral de carbonato de cálcio e magnésio CaMg(CO3)2, muito abundante na natureza na forma de rochas dolomíticas. Tem dureza 3,0 – 4 e densidade relativa 2,85. Ocorre principalmente sob a forma de calcário dolomítico ou mármore dolomítico em porções rochosas extensas, possivelmente formado a partir de calcários pela substitução do cálcio pelo magnésio. Ocorre também como mineral de filão, em veios de zinco ou chumbo em calcários, ocorre também em rochas metamórficas.

É utilizado como pedra de construção e ornamental, corretivo de solos ácidos, fonte de magnésia, usada preparação de revestimentos refratários de conversores, nos processos básicos de fabricação de aço, entre outros.

Caulim

É um minério composto de silicatos hidratados de alumínio, como a caulinita e a haloisita. Sua fórmula química é Al2Si2O5(OH)4. Apresenta dureza 2 - 2,5 e densidade relativa 2,6 - 2,63.Origina através da alteração de feldspatos, feldspatóides e outros silicatos, durante o intemperismo químico e também hidrotermal. Pode formar-se também por processos diagenéticos em bacias sedimentares. Portanto pode ser formado a expensas de muitos minerais e rochas e em quantidades consideráveis.É matéria prima-básica da indústria cerâmica, para a fabricação da porcelana, louça sanitária etc., em mistura com outros produtos minerais; é também empregada na preparação de pigmentos à base de anilina,  veículo inerte para inseticidas, abrasivos suaves, endurecedor na indústria têxtil, carga na fabricação de papel, carga e revestimento de linóleos e oleados, em sabões e pós dentifrícios, carga para gesso para parede, constituinte do cimento Portland branco, em tintas, e outros. Em medicina, como absorvente de toxinas do aparelho digestivo e como base para muitos

desinfetantes. Na fabricação de borracha de alta qualidade, empregada a confecção de luvas para fins médicos e de revestimentos de fusíveis. Em cosméticos e certos plásticos. Substâncias inertes, como barita e talco, podem ser substituídas pelo caulim, em muitos casos. No futuro poderá ser empregado, em escala comercial, como fonte de alumina, na produção de alumínio metálico.

Clorita

É um mineral de silicato de Ferro, Magnésio e Alumínio. Sua fórmula química é (Mg,Al,Fe)12(Si, Al)8O20(OH)16. Têm dureza 1,5 - 2,5 e densidade relativa de 2,6 -3. Gerada por processos secundários, hidrotermais ou metamórficos. Pode estar associada a olivina, piroxênio e anfibólios. Pode ser usada na fabricação de papel.

Serpentina

Serpentina é o nome dado a um grupo de minerais de filossilicato hidratado de magnésio e ferro ((Mg, Fe)3Si2O5(OH)4. Pode conter quantidades menores de outros elementos como o crómio, manganês, cobalto e níquel. Existem três importantes minerais polimorfos da serpentina: antigorita, crisotila e lizardita.

A crisotila- fórmula química - Mg3(Si2O5)(OH)4. Tem dureza 2,5. Densidade relativa 2,55. Gerada por processos secundários, hidrotermais ou metamórficos.

A crisotila constitui o mais apreciado tipo de amianto, cujas fibras são empregadas na produção de tecidos incombustíveis e isolantes, preparo de materiais para isolamento elétrico, fabricação de grande número de peças, como gachetas, discos de embreagens, lonas para freios, etc., adicionando a outras substâncias. A maior quantidade é empregada na fabricação de materiais de cimento-amianto.

Talco

O talco é um mineral filossilicato, com composição química Mg3Si4O10(OH)2. Apresenta-se geralmente em massas fibrosas ou foliadas. A sua cor varia de branco a cinzento, verde-maçã a

amarelada. É um mineral de baixa dureza (dureza 1 na Escala de Mohs) e o peso específico varia entre 2,7 a 2,8.

Gerada em processos de alteração hidrotermal de minerais magnesianos, especialmente olivina e ortopiroxênio e metamorfismo regional ou de contato sobre calcários magnesianos ou rochas ultrabásicas.

É utilizado na indústria de papel, sabões e cerâmica, moldes refratários, bicos de lâmpadas de acetileno, isoladores de alta tensão, aparelhos de calefação elétrica, cargas para artigos de borracha, inerte para veículos de inseticidas, polimento de arroz, branqueador para algodão, velas para automóveis, produtos medicinais etc.

Zeólitas

Constituem um grupo numeroso de minerais que possuem uma estrutura porosa. São conhecidos 48 tipos de

Cristais de Zeólita

Variedade: Crisotila

zeólitos naturais e mais de 150 artificiais. Basicamente, são minerais de aluminosilicatos hidratados que possuem uma estrutura aberta que pode acomodar uma grande variedade de íons positivos, como o Na+, K+, Ca2+, Mg2+, entre outros. Um exemplo da fórmula química de um deste minerais é Na2Al2Si3O10-2H2O, a fórmula da natrolita. Esta se apresenta com dureza 5- 5,5 e densidade relativa de 2,2.

As zeólitas naturais formam-se em locais onde camadas de rochas vulcânicas e cinza vulcânica reagem com água alcalina; também ocorrem em ambientes pós-deposicionais em que cristalizaram ao longo de milhares ou mesmo milhões de anos em bacias marinhas pouco profundas. As zeólitas de ocorrência natural muito raramente são puros, sendo contaminados em grau variável por outros minerais, metais, quartzo ou outras zeólitas. Por esta razão, as zeólitas de ocorrência natural são excluídos de muitas das suas aplicações comerciais em que a pureza e

uniformidade são essenciais. Podem ser utilizadas nas indústrias químicas como clarificante e absorventes.

Fluorita

É um mineral é composto basicamente de fluoreto de cálcio (CaF2). Apresenta dureza 4 e densidade relativa 3,01 - 3,25. Comumente é encontrado em greisen,

granitos, sienitos e como cimentos em arenitos.É o mineral de minério de flúor mais importante, usado diretamente como fundente

em metalurgia; como adorno; nas fundições de ferro; no tratamento dos minérios de ouro, prata, cobre e chumbo e antimônio; como gema etc.

Gipsita

É um sulfato de cálcio dihidratado. Sua Fórmula Química é CaSO4.2H2O. Apresenta dureza 1,5- 3 e densidade relativa 2,32.Forma-se nos evaporitos, normalmente como produto de hidratação da anidrita, fumarolas, decomposição (oxidação) de sulfetos e veios hidrotermais sulfetados de baixa temperatura e pressão. Por aquecimento perde água, formando a 128ºC o gesso (pasta de Paris). Na natureza, a gipsita pode desidratar para anidrita com diminuição de volume, ou mesmo reduzir o enxofre.

Usos: Gesso para moldes cerâmicos, odontológicos, estatuetas, estuque etc.; fabricação de ácido sulfúrico,

cimento Portland, para neutralizar o excesso de cloreto de sódio nas terras cultiváveis, para diminuir a rapidez de pega do cimento Portland, carga para papel, tintas etc.; fundente de minérios de níquel; purificação de água para fabricação de cerveja; quando na forma maciça e compacta (alabastro) é usado par fins ornamentais, incorporado na fabricação do cimento. Também em fornos, moldes, ortopedia, construção civil (forros)

etc.Variedade: Selenita

Variedade: Anidrita

Natrolita

Exemplos de Aplicações de Minerais na Engenharia Civil

GESSO DE PARIS

O gesso de Paris é o CaSO4.½H2O, obtido pela calcinação da gipsita (CaSO4.2H2O). Quando misturado com água forma uma pasta fácil de modelagem e endurecimento (reidratação) em 15 a 30 minutos, o que pode ser retardado ou acelerado mediante aditivos.

Na sua fabricação, o gesso natural é britado, beneficiado e classificado a com diâmetro de 6mm para calcinação.

Na calcinação, em fornos verticais ou horizontais, a perda d’água inicia-se a 49° C, completando-se a 177°C, com a formação do gesso Paris. A calcinação pode ser continuada até 204° C, com obtenção de anidrita solúvel (mais densa, resistente e menos plástica), até 482°C, com obtenção de anidrita insolúvel (usada como carga mineral), ou, até cerca de 900° C, com liberação de SO2 ( que pode ser usado na fabricação de ácido sulfúrico- H2SO4).

Para construção, o gesso de Paris é utilizado na fabricação de forros e divisórias (com papelão), alisamento de paredes, efeitos decorativos e tijolos especiais.

CIMENTO AMIANTO

O cimento Amianto é uma mistura de asbesto ou amianto com cimento Portland, na proporção média de 15% de amianto (em peso) que é prensada para a fabricação de artigos de construção. O amianto tem muitas outras aplicações (tecido, papel, plástico, etc), divide-se em fibras com poucas µ de diâmetro. A crisotila (variedade fibrosa da serpentina) é o tipo mais comum (95% da produção mundial). É um mineral leve, forte, flexível, não inflamável, isolante térmico e quimicamente resistente, propriedades que transfere aos seus produtos.

O cimento Amianto é utilizado em construções, na fabricação de telhas, chapas, caixas d’águas, descargas e tubos.

MATERIAIS PARA CERÂMICA

1- Para cerâmica VermelhaEm cerâmica vermelha, usa-se a argila vermelha comum (nantronita ou folhelhos):

que é uma mistura de argilominerais + sílica livre + óxidos de ferro + outros componentes: com a presença essencial de Al2 O3, SiO2 e fundentes; com plasticidade suficientemente baixa para evitar rachaduras na secagem e queima.

Entre os argilominerais deve predominar a caolinita e a ilita (K, Al, Si + Ca, Mg e Fe como substituintes, Na e Ca como íons trocáveis). A montmorilonita, em quantidades maiores, é indesejável por ser mais refratária, muito plástica e causar rachaduras, assim como as cloritas (incham ao fogo).

A presença de não argilominerais (sílica livre, feldspato, micas, hidróxidos de Fe e carbonatos) é comum e aceitável, desde que em proporções que não comprometam a plasticidade e o quimismo. A proporção de argilominerais chega a 50% da argila vermelha.

Deve ser evitada a presença de gipsita, dolomita e sais insolúveis (NaCl) que provocam espuma e erupções nas peças cerâmicas. A presença discreta de matéria

orgânica (até 2%) é benéfica: aumenta a plasticidade da argila e reduz consumo de energia.

A distribuição granulométrica média é de ¿ 2µ (40%), ¿ 20 µ (30%) e ¿ 2 mm (30%), em argilas para cerâmica vermelha.

Uma primeira avaliação de argila para cerâmica vermelha deve ser feita pela medida dos seus limites de liquidez (LL0 e limites de plasticidade (LP), plotando-se as medidas num gráfico LP X índice de plasticidade (IP = LL – LP).

2- Para Cerâmica BrancaEm crâmica branca, a argila utilizada é o caulim branco (caulim primário e caulim

sedimentar, mais plástico), com pouco Fe e outras impurezas. Quartzo (areia moída a ¿ 200 mesh = 75 µ, com baixo Fe e outras impurezas, é usado como suplemento de SiO2.

Os fundentes são supridos por K-feldspato, albita, nefelina sienito, barrilha (Na2CO3) e outros, finamente moídos, nos seus estados mais puros.

A proporção da mistura varia; para louça sanitária e ladrilhos vitrificados, por exemplo, a proporção dos materiais pode ser: caulim: sílica: feldspato (55: 15: 30).

Algumas cerâmicas utilizam talco nas suas formulações.A argila para cerâmica vermelha é de baixo valor e distribuição relativamente

abundante, podendo-se recorrer a misturas quando um só depósito não satisfaz às necessidades.

As fábricas de cerâmica branca localizam-se por uma combinação de fatores envolvendo localização de matérias primas, energia e mercado consumidor.

CIMENTO PORTLAND COMUM

Os componentes essenciais são o CaO (obtido do calcário) SiO2 e Al2O3 (obtidos de argila, preferencialmente cauliníticas) com pequenas quantidades de Fe2O3

(proveniente de impurezas da argila).Calcário e argila, nas proporções aproximadas de 4:1 são moídos (50 a 200

mesh) e misturados (via seca ou via úmida) e queimados (em longos formos rotativos) à temperatura de até 1450° C.

Água e CO2 são eliminados formando-se o clinquer, que são pelotas vítreas do tamanho de bolas de gude. Ao clinquer é adicionado cerca de 2,5 % de gipsita (CaSO4.2H2O), sendo o conjunto moído para construir o cimento. Os principais materiais presentes no cimento são:

1- Calcários: preferencialmente puros, fonte de CaO.Podem ser silicosos ou aluminosos (argilosos) desde que em proporções regulares. É

importante que o MgO ¿ 3% (menor que 5% no cimento). Deve ter teor de álcalis (Na2O +K2O) ¿ 0,5% Na e K (condensam como sulfatos em partes incovenientes dos fornos). Sulfatos (na presença de álcalis), fosfatos, Pb e Zn também são indesejáveis.

2- Argilas: preferencialmente cauliníticas, fonte de Al2O3 e SiO2.

As argilas não devem ter Fe (para cimento branco). As cloritas, em grande quantidade, são indesejáveis (contém Mg).

A presença de ilita e montmorilonita (em proporções menores) não é prejudicial (aumenta um pouco o teor de álcalis e Fe). Não há restrição para F, sulfato e fosfatos.

3- Gipsita: (CaSO4.2H2O).4- Outros materiais:

Escórias, resíduos aluminosos, resíduos cálcio silicatados, bauxitas (fonte de Al2O3), areias (fonte de SiO2).

Você Sabia? Água Salgada:Dos minerais encontrados nas águas marinhas, o mais abundante é o cloreto de

sódio comumente conhecido como “sal de cozinha”. Além dele, aparecem outros sais em menor quantidade como o cloreto de magnésio, o sulfato de magnésio e o sulfato de cálcio. A salinidade varia de um local para outro devido à temperatura, à evaporação, às chuvas e ao desaguamento dos rios. O valor médio da salinidade é de 35%, ou seja, 35 gramas de sais por mil gramas de água. Nas áreas onde a evaporação é mais intensa e pequena a quantidade de chuvas, a salinidade apresenta-se mais elevada. Nas regiões mais frias, a salinidade é menor devido à pequena intensidade de evaporação e à diluição da água do mar pelo derretimento das neves.

CAPÍTULO 7 - ROCHAS

São agregados de uma ou mais espécies de minerais e constituem unidades mais ou menos definidas da crosta terrestre. As lavas vulcânicas fogem um pouco a essa definição, pois são constituídas de material vítreo, amorfo e de variadas cores.

A agregação dos minerais da formação das rochas não se da ao acaso, mas obedece as leis físicas, químicas ou físico-químicas definidas.

Não é necessário que a rocha seja consolidada. Em Geologia, refere-se à rocha sem levar em consideração a dureza ou estado de coesão, diferentemente da Engenharia. Assim em Geologia, as areias, as argilas, etc, desde que representam corpos independentes, individualizados e extensos, são consideradas rochas.

Para a EngenhariaSolo é todo material da crosta terrestre escavável por meio de pá, picareta,

escavadeira, etc. sem a necessidade de explosivos; e rocha é toda matéria que necessite de explosivos para seu desmonte.

Segundo Milton Vargas; em Engenharia Civil, solo é todo material da crosta terrestre que não oferece resistência intransponível à escavação mecânica e que perdesse totalmente toda resistência, quando em contato prolongado com a água. Já as Rochas são aqueles materiais cuja resistência ao desmonte, além de ser permanente, a não ser quando em processo geológico de decomposição, só fosse vencida por meio de explosivos.

Para a engenharia as rochas podem ser divididas entre: Rocha simples ou uniminerálicas:

Formadas de um só mineral. Ex: mármores (calcita); quartzito (quartzo). Rochas compostas ou pluriminerálicas:

Formadas de mais de um mineral. Ex: granito (quartzo, feldspato e micas); diabásio (feldspato, plagioclásio, piroxênio e magnetita).

CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS QUANTO À SUA GÊNESE

Rochas magmáticas ou ígneas (endógenas)São aquelas formadas a partir do resfriamento e consolidação do magma que é uma

mistura complexa, em estado de fusão, com predominância de silicatos, e contendo algumas substâncias voláteis. Pode ser considerado como rocha fundida.

Uma rocha magmática expressa às condições geológicas em que se formou graças à sua textura. A textura diz principalmente do tamanho e disposição dos minerais que constituem a rocha. A natureza mineralógica dos cristais diz da composição química aproximada do magma.

Rochas Sedimentares (exógenas)São aquelas formadas a partir do material originado da destruição erosiva de

qualquer tipo de rocha, material este que deverá ser transportado e posteriormente depositado ou precipitado em regiões de topografia mais baixa como bacias, vales e depressões. Depois pelo peso das camadas superiores ou pela ação cimentante da água consolidam-se. No senso lato incluem também qualquer material proveniente das atividades biológicas.

Rochas MetamórficasSão aquelas originadas pela ação da pressão,

temperatura e de soluções químicas em outra rocha qualquer (magmáticas ou sedimentares).Estas novas condições de temperatura e pressão podem determinar a instabilidade dos minerais preexistentes, estáveis nas antigas condições em que foram formados.

Através da ação da pressão e temperatura as rochas podem sofrer dois tipos de alterações básicas:

Sob ação da pressão que irá orientar os minerais ou pela ação da temperatura que irá recristalizá-los (processos físicos);

Na sua composição mineralógica pela ação conjunta daqueles dois fatores, e de soluções químicas.

Dependendo do caso, poderá ou não mudar a composição mineralógica, mas a textura muda obrigatoriamente.

ROCHAS MAGMÁTICASAs Rochas ígneas, nome que deriva do latim ignis que significa fogo, podem

também chamadas de rochas magmáticas ou rochas eruptivas têm origem a partir do magma, nome dado a rocha fundida debaixo da superfície da terra que, quando espelida por um vulcão, dá origem à lava. É constituído por uma mistura complexa de silicatos, óxidos, fósoforo e titanatos líquidos e por solidificação formam as rochas.

A textura, ou seja, o tamanho e o arranjo dos grãos da rocha magmática traduz as condições geológicas em que a rocha se formou. A natureza mineralógica dos cristais diz da composição química aproximada do magma.

As rochas magmáticas ocorrem na Crosta Terrestre de duas maneiras:Lava- Hawai.

Rochas Vulcânicas, Extrusivas ou EfusivasOcorre quando o magma é expeido e

esparramando-se na superfície da Crosta forma um corpo de resfriamento rápido chamado derrame. Quando isto ocorre o magma passa bruscamente do estado líquido para o sólido. Isto implica na formação de textura vítra, pois não há a cristalização dos minerais devido à falta de suoerfície. Desta maneira rochas extrusivas não possuem estrutura cristalina consolidada.

Se ja houver um início de cristalização no interior das câmaras onde se acha o magma, esses cristais em via de formação serão arrastados para a superfície pelo magma ainda no estado de fusão. À superfície a lava consolida-se rapidamente e teremos uma textura porfirítica, caracterizada por cristais bem formados, nadando numa massa vítrea ou de granulação fina (carater afanitica, não se podendo distinguir os mineais à vista desarmada).

Em certos casos, o despreendimento de gases contidos na lava resulta na textura vesicular ou esponjosa.

Os derrames podem se classificados de acordo com a acidez do magma que é expelido. Se o magma for pobre em silica e rico em ferro é dito básico e costuma encobrir grandes áreas. Já se for rico em sílica e pobre em ferro são ditos acidos são mais viscosos e cobrem áreas menores.

Rochas Plutônicas, Intrusivas ou AbissaisOcorrem quando o magma não consegue atingir

a superfície da crosta. O resfriamento ocorre de forma lenta dando a possibilidade dos cristaiis se desenvolverem sucessivamente formando uma textura cristalina. As rochas intrusivas possuem formas que dependem da estrutura geológica e da natureza das rochas que elas intrudiram.

No Brasil as formas mais comuns de ocorrencia da rochas intursivas são:

SillsCamadas de rochas de forma tabular,

proveniente da consolidação de um magma que penetrou as camadas da rocha encaixante, em posição aproximadamente

horizontal. A distância atingida por uma camada de sill e sua espesura dependem da força com que o magma é injetado, da sua temperatura, do seu grau de fluidez (viscosidade) e do peso das camadas que o magma deve levantar para produzir o espaçõ necessário à sua acomodação.

DiquesSão estruturas mais ou menos tabulares normalmente verticais que cortam

angularmente as camadas de rochas invadidas. A espessura dos diques varia de poucos

Dique diabásico

Estrutura esponjosa

centímetros até centenas de metros. Muitas vezes a rocha encaixante é mais resistente que o dique e vice-versa. No estado do Paraná, os diques de diabásio cortam rochas sedimentares e, sendo menos erodidos, formam verdadeiros muros na topografia da região.

Batólito: São grandes massas magmáticas consolidadas internamente, de constituição

granítica. As formas de ocorrência das rochas magmáticas podem aparecer em separado ou em conjunto

CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS MAGMÁTICAS:

Porcentagem de Sílica:

As rochas são classificadas de acordo com sua acidez são ditas rochas ácidas se o percentual de sílica for superior a 65%. Neste caso a quantidade de SiO2 é tal que formam os silicatos e ainda sobra e cristaliza em quartzo. São ditas rochas intermediárias ou neutras aquelas que apresentam percentual de sílica entre 65% e 52%. Neste caso ocorre pouco ou nenhum quartzo. Já as rochas básicas são aquelas cujo percentual de sílica abaixo de 52%. Neste caso há ausência de quartzo.

Cor dos Minerais:

As rochas podem ser classificadas em leucocráticas quando possuem menos de 30% de minerais escuros, estas rochas são ricas em minerais claros como feldspato, quartzo ou muscovita, rochas mesocráticas: possuem entre 30% e 60% de minerais escuros e rochas melanocráticas possuem mais que 60% de minerais escuros como biotita, anfibólio, piroxênio ou olivina.

Granulação:

Granulação Grossa: minerais > 5 mm (rocha de grandes profundidades). Granulação Média: 5 mm > minerais > 1 mm (profundidade média). Granulação Fina: minerais < 1 mm (rocha da superfície).

EM GEOLOGIA DE ENGENHARIA

MINERAIS (SÉRIE DE BOWEN)

A classificação das rochas ígneas baseia-se amplamente nas espécies e na quantidade de feldspato presente. De regra, tanto maior a porcentagem de sílica em uma rocha, tanto menor a quantidade dos minerais escuros, tanto maior a

quantidade de feldspato potássico e mais sódico o plagioclásio, é inversamente, tanto mais baixa a percentagem de sílica, tanto maior a de minerais escuros e mais cálcico o plagioclásio.Os feldspatos plagioclásios estão mais amplamente distribuídos e são mais abundantes do que os feldspatos potássicos. São encontrados nas rochas ígneas, metamórficas e, mais raramente, nas sedimentares. A albita esta incluída com o ortoclásio e o

microclínio no que se conhece como feldspatos alcalinos, todos eles tendo uma ocorrência semelhante. Usualmente, encontram-se juntos nos granitos, sienitos, riolitos e traquitos.

ROCHAS SEDIMENTARESTambém chamadas de secundárias ou exógenas as rochas sedimentares são o

resultado do acúmulo do produto da decomposição e desintegração de todas as rochas presentes na crosta terrestre. Esses produtos da decomposição ou desintegração são muitas vezes, deixados no próprio local onde se deu a transformação, mas normalmente são transportadas pelo vento ou pela água e depositados em regiões mais baixas, nas terras ou nos mares e lagos.

As áreas onde há a ocorrência de rochas sedimentares sao chamadas bacias sedimentares para que haja a formação de tais rochas algumas condições são necessárias. Podemos citar:

Presença de rochas que deverão ser a fonte dos materiais (rocha-mãe); Presença de agentes que desagreguem ou desintegrem as rochas;

Presença de um agente transportador; Deposição desse material numa bacia de acumulação; Consolidação desses sedimentos através do peso das próprias camadas

sobrejacentes e/ou por meio de soluções cimentantes (argila, óxidos de Fe, carbonatos e silicatos).

INTEMPERISMOO intemperismo constitui o conjunto de processos operantes na superfície terrestre

que ocasionam a decomposição dos minerais das rochas, graças à ação de agentes atmosféricos e biológicos. A maior importância geológica do intemperismo está na desintegração das rochas com a consequente produção de outros materiais que irão formar os solos, os sedimentos e as rochas sedimentares. O processo de formação das rochas sedimentares é importante para o homem, pois é a partir do solo que é possível a obtenção de produtos agrícolas, produtos estes tão necessários à sua existência. O intemperismo é também causa de outros benefícios econômicos, pois contribui para a concentração de minerais úteis ou minerais como ouro, platina, pedras preciosas porque destrói as rochas que os continham permitindo que esses minerais sejam concentrados mediante a separação dos outros minerais. Outra importância econômica da ação do intemperismo é a formação de depósitos de cobre, manganês, níquel, etc. Quando uma rocha que contém pequenas quantidades desses minerais fica sob a ação do intemperismo, a água pode dissolver esses minerais, transportá-los e voltar a precipitá-los em outros lugares formando depósitos concentrados e enriquecidos de grande importância econômica.

AGENTES DO INTEMPERISMO

   Variação de temperaturaCongelamento de água    Cristalização de sais

     Ação física dos vegetais Hidrólise

  Hidratação Oxidação

CarbonataçãoAção química dos organismos e dos

materiais orgânicos

Agentes químicos:Conjunto de processos que levam à

decomposição das rochas.

  Agentes físicos ou mecânicos: Conjunto de processos que levam à

fragmentação e desintegração da rocha.

Os agentes do intemperismo trabalham simultaneamente e a ação maior ou menos, de um ou de outro, depende de diversos fatores como:

Clima Influi de diversas maneiras sendo que em regiões áridas há uma predominância

da ação dos agentes físicos em relação aos químicos ocorrendo o inverso nas regiões úmidas.Em suma, o intemperismo químico é predominante nas regiões quentes e úmidas e o físico nas regiões desérticas e geladas (secas).

Topografia A topografia pode determinar modificações profundas no clima local. Uma

corrente de ar saturada de umidade vinda do oceano, ascendendo por uma barreira de

montanhas, resfria-se pela expansão que se dá graças à queda da pressão atmosférica. A diminuição da temperatura faz com que se de a precipitação local. Muitos desertos tem a sua origem relacionada a esse fenômeno, pois se localizam atrás de cadeias de montanhas que barram a umidade vinda do mar.

Outra influência da topografia: o solo formado sobre a rocha constitui uma camada de proteção. Nas regiões de declives acentuados, o solo é carreado pelas enxurradas ou pela ação da gravidade e assim o ataque às rochas aumenta.

Tipo de rochaSofre a ação do intemperismo segundo as diferentes resistências oferecidas pelos

vários minerais ao ataque físico e químico. A existência de elementos estruturais tais como falhas, fraturas, diáclase, porosidade facilitam a ação das intempéries.

VegetaçãoTambém influi, pois pode fixar o solo com suas raízes e retardar sua remoção

ocasionando certa proteção à rocha subjacente.

TIPOS DE INTEMPERISMO

Intemperismo Físico

Variação da temperatura

Todos os corpos sofrem variação no volume causada pela temperatura. A maioria das rochas é formada de vários minerais com diferentes coeficientes de dilatação térmica. E em um mesmo mineral há mudanças no coeficiente térmico que podem variar com a direção considerada.

Nas regiões áridas a temperatura diurna das rochas chega a atingir 60° a 70° C, enquanto que a temperatura do ar gira em torno de 40°C. À noite a temperatura cai bruscamente. Essas variações de temperatura (diurnas e noturnas) durante séculos e séculos sobre as rochas fazem com que ocorra a fadiga dos minerais. Os minerais sofrem desagregação.

Vale salientar que este é um processo que ocorre ao lingo de séculos, pois a ação da temperatura é um fenômeno superficial. Essa variação diária não excede mais que 50 cm de profundidade.Congelamento da água

A água ao se congelar aumenta seu volume de 10%, exercendo uma certa pressão no corpo que a contiver . Se as fendas e as aberturas (poros) de uma rocha estiverem preenchidas pela água, esta ao congelar forçará suas paredes. A ação do congelamento tem grande importância em regiões de clima temperado. Este tipo de problema não ocorre no Brasil a não ser em áreas restritas ao Rio Grande do Sul e Santa Catarina.Cristalização de Sais

Em climas áridos e semi-áridos, os sais solúveis não são carreados pelas águas pois a precipitação pluviométrica é insuficiente. Ocorre então o fenômeno inverso: os sais não são lixiviados e conduzidos ao mar; eles são trazidos do fundo para a superfície pelas poucas águas que caem na região. A água sobe por capilaridade e quando se

evapora precipita muitos sais. Quando a cristalização se da em fendas, estas tendem a ser aumentadas graças ao esforço do crescimento dos cristais. É provável que em certas regiões do litoral haja a desagregação produzida pela cristalização do sal existente na água do mar que são levadas pelo vento em grande quantidade da zona de rebentação das ondas.Ação Física dos Vegetais

Muitas rochas podem se desintegrar pelo crescimento de raízes ao longo de suas fraturas, da mesma forma que a raiz da arvore levanta a calçada.

Intemperismo Químico:A água pura é relativamente inerte em relação à maioria dos minerais porém, ela

sempre carrega da atmosfera substâncias dissolvidas como por exemplo O2 e às vezes, nitratos produzidos por descargas elétricas. A penetração da decomposição em profundidade pode ser considerável, ao contrário da desintegração física.

Esta água ao penetrar no subsolo pode se impregnar de ácidos, sais e produtos orgânicos. Todas essas substâncias tem capacidade de iniciar um ataque às rochas através de processos como a hidrólise, hidratação, oxidação, etc.

Hidrólise

O mais importante agente químico é a hidrólise, em que os íons da água se combinam com os compostos com a formação de novas substâncias. A água penetra nos capilares dos minerais e combina-se com os íons formando novas substâncias. Os feldspatos são minerais pouco estáveis e sofrem este ataque com facilidade. Assim:

KAl SiO3 O8 + H2O HAl Si3 O8

Os feldspatos representam o mineral mais comum da Crosta perfazendo 60% dos minerais.

Hidratação

Certos minerais podem se combinar com moléculas de água formando novos compostos. Caso da anidrita (CaSO4) e da hematita (Fe2O3), que hidratando-se formam respectivamente o gipsita (CaSO42H2O) e a limonita (Fe2O3 n H2O).

Em consequência da hidratação, os minerais tem os seus volumes aumentados tensionando-se mutuamente, causando a desintegração das rochas. Esta ação se verifica mais comumente abaixo da superfície onde é impossível a influência da variação da temperatura. A decomposição química ocorre nas rochas fraturadas com as fraturas dispostas ortogonalmente nos três planos do espaço. Ela se da mais facilmente nos vértices, menos nas arestas, menos ainda no meio das faces, ocasionando a separação dos bloco concêntricos hidratados das partes pouco ou ainda não afetados à maneira de uma cebola. Este fenômeno é conhecido como decomposição esferoidal que, mais tarde, graças ao posterior desgaste erosivo, darão origem aos matacões esparsos pelo solo tão frequentes nos nossos granitos.

2KAl Si3 O8 + 2H2O + CO2 H4 Al2 Si2O9 (argilomineral) + 4 SiO2+ K2CO3 (solúveis).

Oxidação

É a perda aparente de elétrons. É um dos primeiros fenômenos que ocorrem na decomposição subaérea. Os minerais se decompõem facilmente pela oxidação do O2 e CO2 dissolvidos na água, dando hidratos, óxidos e carbonatos. Quando a pirita (FeS2) é oxidada, O Fe ++ passa a Fe +++ que se hidrata com relativa facilidade formando a limonita (Fe2 O3 n H2O) e libertando enxofre que se combina com a água produzindo uma solução fraca de ácido sulfúrico (H2SO4). Assim:

Fe++ Fe+++

Fe (HCO3)2 + O2 Fe2O3 n H2O + HCO3.FeS2 + n H2O + m O2 Fe (SO4)3 + Fe2O3 m H2O.

Carbonatação

Este processo não é mais que uma modalidade de hidrólise. A água da chuva dissolve o CO2 da atmosfera e forma uma pequena quantidade de ácido carbônico (H2CO3). Um calcário é mais facilmente lixiviado se o CO2 está presente na água.

H2O + CO2 H2 CO3

CaCO3 + H2CO3 Ca (HCO3)2

(calcita) + ácido carbônico bicarbonato de cálcio (solúvel).

Quando as condições do meio variarem de tal forma que o CO 2 dissolvido na água escape, o bicarbonato de cálcio tornará a precipitar formando as estalactites e as estalagmites e as rochas calcárias em geral.

2 KAlSi3O8 + 2H2O + CO2 H4 Al2Si2O9 + 4 SiO2 + K2CO3 (solúvel).

Decomposição químico-biológicaA atividade orgânica, principalmente a de bactérias viventes no solo, toma parte

na decomposição das rochas. Os primeiros ataques de uma rocha exposta às intempéries são bactérias e fungos microscópicos. Depois vem os liquens, depois as algas e musgos formando e preparando o solo para as plantas superiores.Todas elas segregam gás carbônico, nitratos, ácidos orgânico, etc como produtos de seu metabolismo. Estes são incorporados pelas soluções que atravessam o solo, atingindo embaixo a rocha em vias de ataque químico, aumentando, assim a sua intensidade contra os minerais formadores das rochas. O produto da decomposição microbiana e química dos detritos orgânicos é o húmus que se transforme dando o acido húmico, que, como outros ácidos aceleram grandemente a decomposição das rochas e dos solos.

EFEITOS DO INTEMPERISMO A resistência da rocha depende de maneira geral, muito mais do estado de

sanidade do que do tipo petrológico. Isto é válido principalmente para as rochas ígneas e metamórficas que, quando sãs, possuem resistência para praticamente todo tipo de obra. Dependendo da alteração, essa resistência cai rapidamente. A importância da alteração doas materiais rochosos em construção reside principalmente em 4 efeitos:

Diminuição da resistência com ou sem a produção de finos; Variação nas características mecânicas de deformação; (módulo E, Coef. de Poisson, etc);

Variação na porosidade e permeabilidade e consequentemente estanquidade; Diminuição nas características de aderência ou adesividade com relação a ligantes hidráulicos e

betuminosos.

Um efeito muito importante da ação do intemperismo é a variação na velocidade de alteração das rochas que depende, entre outros fatores, do clima. É difícil prever a durabilidade de uma rocha. Farjallat (1972) indica como critérios de previsão de durabilidade:

Absorção d’água em fragmentos e rocha moída; Sanidade com sulfatos (sulfatos usados em desinfetantes); Saturação – secagem; Exposição natural; Descrição petrográfica; Lixiviação via aparelho Soxhlet (intemperizador); Microporosidade e micropermeabilidade; Ciclagem com etileno-glicol e água oxigenada.

Ladeira e Minette (1984) desenvolveram o seguinte método para estabelecer a durabilidade e alterabilidade da rocha:

Primeiro a rocha é separada em duas porções: uma para ser exposta ao tempo (semelhante ao ambiente onde a rocha irá trabalhar) e outra porção para ser ensaiada em laboratório. O aparelho usado é o intemperizador que promove condições de saturação perene, de flutuação de nível e aerada. Depois a água é aquecida num balão e evaporada, sendo esse vapor condensado na parte superior por resfriamento, daí caindo sobre os fragmentos da rocha.

Quando a água atinge certa altura é sinfonada para o balão reiniciando o ciclo. Nesse processo a rocha se altera rapidamente.

Os índices de alteração (I) são obtidos pela diferença de uma propriedade no estado são e no estado alterado dividida pelo valor dessa propriedade no estado são ou alterado (o que for maior). Essas propriedades são medidas logo após a retirada da rocha sã. Após algum tempo as mesmas propriedades são medidas na pedra exposta ao tempo. Paralelamente são determinadas na pedra submetida à ciclagem essas propriedades, após certo número de ciclos no extrator Soxhlet.Por comparação entre a velocidade de alteração natural e a da ciclagem pode-se prever o comportamento da rocha no futuro.

CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS SEDIMENTARES

A origem das rochas sedimentares difere fundamentalmente das rochas magmáticas, pois enquanto estas são formadas por material originário do interior da Terra, as sedimentares são de origem externa sendo formada nas bacias sedimentares ou sobre a superfície terrestre.

Devido à sua origem, a sua composição mineralógica é muito variada pois rochas sedimentares formadas nas mesmas condições genéticas podem apresentar composição mineralógica diferente dependendo da rocha-mãe.Assim a classificação destas rochas é muito complexa. Na maioria dos autores, prevalece o critério genético.

Esta classificação está baseada principalmente no tipo de agente que transportou os sedimentos para a bacia de deposição. As rochas sedimentares podem ser:

brechasconglomerados

ArenitoSiltitosArgilas

ArgilitosFolhelhos

Estalagmitesestalactites

mármores travertinos

Ferruginosos Minérios de ferro (limonita e magnetita)

Sainas Cloretos, nitratos e sulfatos (halita e sal-gema)

Silicosas Silex

CalcariosDolomitos

Silicosas SilexDepositos feruginosos

Turfas

Calcária

Ferruginosas

Rochas de Origem Mecânica: Detríticas

Rochas de Origem Orgânica

Grosseiras

Arenosas

Argilosas

Rochas de Origem Química

Calcarios

ROCHAS DE ORIGEM MECÂNICA

São também denominadas de clásticas ou detríticas. São formadas de fragmentos de rochas pré-existentes. São originados pelo transporte através da ação separada ou conjunto da gravidade, vento água e gelo com subsequente deposição.

Depois da compactação pelo próprio peso das camadas sobrejacentes e/ ou cimentação, os sedimentos se transformam em rochas sedimentares ou estratificadas.De acordo com o diâmetro médio das partículas podem ser divididas em três grupos:

ROCHAS GROSSEIRAS

São formadas por partículas cujo diâmetro predominante é superior a 2 mm. Tipos característicos:

Conglomerados: com fragmentos arredondados de diâmetro superior a 2 mm.

Brechas: com fragmentos de diâmetro superior a 2 mm mas não arredondados e sim angulosos. A angulosidade dos grãos demonstra que o transporte do material não foi muito grande.

ROCHAS ARENOSAS

Os fragmentos predominantes possuem diâmetro situado entre 0,01 mm e 2 mm. São os dois tipos principais:Arenitos: rochas constituídas por quartzo detrítico, sub-angulares ou arredondados, com diâmetro de 0,01 mm a 2 mm.

Siltito: é uma rocha arenosa de granulação finíssima (ф ~ 0,1 mm.)

ROCHAS ARGILOSAS

São os mais finos sedimentos mecanicamente formados. Partículas com diamtros inferiores a 0,01 mm. As rochas sedimentares argilosas mais comuns são o argilito e o folhelho (caulim, montmorilonita e ilita).

Argilito: planos horizontes que se confundem;

Folhelho: camadas horizontais bem destacadas em planos e que variam de cor.

ROCHAS METAMÓRFICAS

As rochas magmáticas e sedimentares podem ser transformadas em outras através de processos geológicos que levam a condições diferentes daquelas nas quais a rocha se formou. A adaptação das rochas a estas novas condições origina as rochas metamórficas. Dependendo do caso, poderá haver mudança ou não a composição mineralógica, mas a textura mudará obrigatoriamente.

Uma rocha metamorfica pode ser identificada por algumas características como minerais alongados e orientados, dobras e fraturas e dureza média a elevada.

Metamorfismo diz respeito às transformações sofridas pelas rochas, sem que estas sofram fusão. As rochas são originadas pela ação da pressão, da temperatura e soluções químicas ocorrem dois tipos de alterações. A primeira na estrutura que pela ação da pressão ira orientar os minerais ou pela ação de temperatura que ira recristalizá-los; e a segunda na sua composição química mineralógica pela ação conjunta da pressão e temperatura e de soluções químicas.

Quando as transformações se fizeram sem qualquer adição ou perda de novo material à rocha, a composição química inicial continua a mesma embora a rocha seja outra. (metamorfismo normal) Exemplos: arenito/ quartzito; calcários/ mármore; folhelhos/ micaxistos.

Quando o metamorfismo é acompanhado por mudança na composição química da rocha, evidenciado pela formação de minerais novos não existentes Este fenômeno é conhecido como metamorfismo metassomático ou metassomatismo.

As transformações minerais que ocorrem nos processos de metamorfismo dependem da composição da rocha original e da natureza ou tipo de metamorfismo a que foi submetida. De acordo com a composição inicial, as rochas podem ser divididas em quatro séries diferentes:

Rochas argilosasNas rochas argilosas, os constituintes minerais são os produtos mais finos do

intemperismo. São as rochas que mais se prestam para o estabelecimento dos sucessivos graus de metamorfismo.

Rochas arenosas, ígneas ácidas e tufos; xistos ácidos e gnaissesAs rochas arenosas, ígneas ácidas e tufos, xistos ácidos e gnaisses são formadas

principalmente de quartzo e feldspato que são minerais estáveis em condições mais acentuadas de temperatura e pressão. Essas rochas sofrem mudanças que são difíceis de serem acompanhadas principalmente no campo.

Calcários e outras rochas carbonatadasRochas constituídas de carbonato de cálcio puro são relativamente estáveis sob

condições metamórficas e sofrem pequenas mudanças, exceto cristalização.

Rochas ígneas intermediárias, básicas e seus tufosAs rochas da quarta série têm como exemplo os

feldspatos do tipo plagioclásios- cálcicos; os piroxênios e olivinas que são facilmente susceptíveis a mudanças

PROCESSOAs reações metamórficas se processam no estado sólido. As rochas não são

fundidas ou dissolvidas, somente uma pequena fração entra em solução em um dado tempo. Isso significa que no processo metamórfico a fase sólida está sempre predominante.

Metamorfose significa transformação, mudança de forma, sem que se perca a essência da matéria em transformação.

O campo dos processos metamórficos é delimitado, por um lado, pelos processos diagenéticos de baixa temperatura, até 250 ° C e por outro lado, pelo inicio da fusão de rochas a altas temperaturas.

Com o aumento da temperatura os argilominerais são substituídos por micas e outros silicatos aluminosos; a textura sedimentar clástica de um arenito poroso é recristalizado para uma textura em mosaico onde os espaços vazios entre os grãos desaparecem. Estima-se que no metamorfismo, a pressão varia de 2 a 10 Kb (200 a 1000 MPa) e a temperatura atinja até 800° C, a partir da qual se dá a fusão da rocha.

AGENTES DO METAMORFISMOO metamorfismo ocorre quando se verifica aumento de temperatura

e/ou pressão. Quando ocorre aumento da temperatura o metamorfismo se dá através de aproximação e contato com uma massa de magma é conhecido como metamorfismo de contato ou termal. Quando ocorre aumento da pressão dirigida, as rochas são fragmentadas resultando formações de zonas onde os minerais a rocha metamórfica produzida é denominada Milonito e o processo é conhecido como metamorfismo cataclástico. Um bom exemplo deste evento é a Serras das Russas. O aumento da temperatura e pressão em conjunto geralmente só ocorre nas regiões orogênicas, isto é, onde ocorrem os dobramentos da crosta com a formação de montanhas.

TEMPERATURA PREDOMINANTE

Pode ocorrer de duas formas a primeira é o pirometamorfismo é caracterizado por mudanças que ocorrem na rocha pelo contato imediato de um magma sob temperaturas elevadas. O segundo é o metamorfismo de contato que ocorre ao redor das grande massas internas com temperatura menores que o pirometamorfismo. O calor cedido pela rocha magmática intrusiva aumenta a mobilidade da rocha encaixante.

PRESSÃO DIRIGIDA PREDOMINANTE

Rochas que sofrem esforços dirigidos tornam-se fraturadas adquirindo estruturas e texturas próprias. As novas rochas formadas apresentam estruturas paralelas,

lenticulares e brechóides. Este tipo de metamorfismo é conhecido como metamorfismo cataclástico ou dinâmico e a rocha metamórfica produzida é denominada milonito. Em geral, o milonito apresenta a mesma composição das rochas da falha.

PRESSÃO E TEMPERATURA PREDOMINANTES

A ação conjunta da pressão e temperatura produz sobre as rochas colocadas a certa profundidade da crosta provocam a recristalização na rocha e também favorecendo o aparecimento de novas estruturas. Esse tipo de metamorfismo é chamado dinamortemal e ocorre principalmente nas regiões de dobramentos da crosta terrestre com a consequente formação de montanhas.

METAMORFISMO PLUTÔNICO EM GERAL

A expressão metamorfismo plutônico é usada para significar as mudanças produzidas em rochas, por influência de temperatura elevada e grande pressão uniforme. Onde a pressão dirigida é praticamente inexistente.

PRINCIPAIS ROCHAS METAMÓRFICAS

QuartzitoÉ uma rocha derivada do metamorfismo do arenito. O cimento argiloso do

arenito se transforma em muscovita.

Mármore Sua composição química é o (CaCo3; CaMg(CO3)2 e origina-se do metamorfismo

do calcário ou do dolomito.

ArdósiaRocha metamórfica de grau muito baixo caracterizada

pela granulação muito fina, pouco brilho, cristalinidade baixa, com o aumento de metamorfismo transforma-se em filito e

xisto. 

MicaxistoÉ uma rocha composta essencialmente por quartzo e

micas, xistosa e boa divisibilidade.

cor avermelhada se deve pelo cozimento da rocha durante a passagem de uma lava quente

GnaisseRocha metamórfica essencialmente quartzo-feldspática, granulação

frequentemente média a grossa;  a estrutura é muito variável, com foliação dada pelo achatamento dos grãos, com bandas, geralmente milimétrica a centimétricas, é derivada de processos de segregação metamórfica que culminam em rochas migmatíticas.

CAPITULO 8- PROPRIEDADES DAS ROCHAS

Composição QuímicaReatividadeDurabilidade

CorDensidadePorosidade

PermeabilidadeMódulo de ElasticidadeCoeficiente de Poisson

Resistência à CompreçãoResistencia ao Choque

Resistencia ao DesgasteResistencia ao Corte

Resistencia à britagemGrau de Alteração

Grau de Resistencia à Compressão SimplesGrau de ConsistênciaGrau de Fraturamento

Composição MineralógicaTexturaEstruturaEstado de AlteraçãoFraturasGênese

Químicas

Físicas

Mecânicas

Gotécnicas

Propriedades geológicas que ajudarão a classificar o maciço

PROPRIEDADES QUÍMICAS

Composição QuímicaA determinação da composição química de uma rocha, por si só, não constitui

elemento suficiente para definir uma rocha. Uma determinação rigorosa dos componentes químicos de uma rocha não é exigida, pois a composição química de uma mesma rocha pode varia muito, de amostra para amostra como por exemplo o granito.

ReatividadeExistem rochas que são quimicamente inertes e outras que contêm elementos

reativos ou não-inertes. Esses elementos são identificados através de um exame petrográfico.

Na engenharia civil, com relação à reatividade de rochas e minerais um dos problemas que mais preocupa é a reação cimento/agregado. A reação de alguns minerais (opala, calcedônia, tridimita, cristobalita, zeólitas) com os álcalis livres do cimento portland provoca uma expansão após à pega do concreto (álcalis: qualquer hidróxido ou óxido dos metais alcalinos). (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), (Ca, Ba, Sr, Ra, Be, Mg).

Outro tipo de reatividade é no caso de construção de túneis: a água passa através das formações que contém anidritos (CaSO4→ Sulfato de Cálcio anidro) e se transforma em gesso e aparecem grandes pressões de expansão (CaSO4H2O)H2 O+CaSO4→CaSO4 .( H2 O )

Molécula maior.

H2 O+CO2→H2CO3 Ácido carbônico, instável.

CaCO3+H 2CO 3→Ca( HCO3 )2 Bicarbonato de cálcio, solúvel.

A dissolução de carbonatos e a lixiviação de rochas em obras hidráulicas são entre muitos fenômenos citados como exemplos de reatividade de rochas.

Durabilidade A durabilidade de uma rocha interessa no que diz respeito ao seu emprego como material de construção, pois a durabilidade é entendida como sendo a resistência da rocha à ação do intemperismo. Aqui devemos ressaltar a ação de agentes poluidores tais como monóxidos de carbono (CO) e a chuva ácida.

PROPRIEDADES FÍSICAS:

Cor Quanto à classificação das rochas, tendo por base a sua cor, podemos citar:

a) Rochas Monocromas: de uma única cor, uniformemente distribuída.b) Rochas Polícromas: formadas de uma ou mais cores.

A coloração atualmente e o aspecto estético são importantes em se tratando de pedras ornamentais.

Peso Específico O peso específico de uma rocha depende principalmente do peso específico de seus elementos e de sua porosidade. Rochas com metais pesados (como o Bário) possuem

densidade de até 4,5. Gabros possuem δ=3,0 , granitos δ=2 ,65 e arenitos em torno de 2,0. A densidade é importante porque quando se constrói uma barragem de peso (gravidade) é o peso da pedra que vai combater certos esforços. Muitos autores correlacionam a densidade com as demais propriedades físicas e mecânicas das rochas. Assim:

Rochas muito porosas têm baixa densidade; A resistência à compressão cresce com a densidade; A resistência ao desgaste cresce com a densidade; A dificuldade ao corte cresce com a densidade.

Porosidade

Porosidade é a propriedade das rochas em conter espaços vazios. η=

V V

V T

(% )

onde VV volume de vazios e VT volume total. As causas que determinam a menor ou maior porosidade das rochas são:Tipo de rocha

Sedimentares → são as que possuem maior porosidade. A porosidade diminui quando essas rochas cimentadas. As fracamente cimentadas possuem maior porosidade.

Magmáticas → as intrusivas devidos às pressões possuem baixa porosidade. As extrusivas apresentam maior porosidade pois as pressões de formação são mais baixas.

Metamórficas → apresentam baixa porosidade. A porosidade é função do grau de metamorfismo.Estado de alteração:

Influenciam na porosidade através do fenômeno de lixiviação e dissolução. Ex. basalto vesicular com seus vazios ocupados por materiais diversos. Com a alteração, a

lixiviação pode remover os materiais aumentando assim a porosidade. O arenito compacto pode ter seu cimento dissolvido aumentando assim a porosidade. A porosidade tem relação com a permeabilidade: uma rocha de alta porosidade também possui alta permeabilidade desde que os vazios forem interligados e forem de dimensões suficientes para que a água (fluido) possa escoar, ou seja, que haja perda de carga pequena.

Permeabilidade É a propriedade que está relacionada com a maior ou menor percolação da água. Permeabilidade Primária: existe na rocha desde a sua formação. É a Permeabilidade da rocha inalterada. Permeabilidade Secundária: é a que possui a rocha devido à lixiviação, dissolução de componentes mineralógicos e fraturamento. Por conseguinte, as rochas metamórficas e magmáticas apresentam baixa Permeabilidade enquanto as sedimentares são as mais permeáveis.

AbsorçãoAbsorção é a propriedade pela qual uma certa quantidade de liquido é capaz de

ocupar os vazios de uma rocha ou parte desses vazios sendo que intervêm no fenômeno somente ações físicas e não físico-quimicas.

Ca (Coeficiente de absorção) =

Pa−PsPs X 100.

Onde Pa é o peso após longa imersão e Os é o peso seco.

Dureza A dureza de um mineral é expressa na escala de MOHS. Cada mineral risca todos os minerais de número menor e não risca os de número maior. A dureza de uma rocha é de difícil determinação. Ex. granito→ quartzo, feldspato e mica. Com uma posta de aço riscamos a mica mas não riscamos o quartzo.Módulo de Elasticidade

Corpo elástico: se retiramos a carga, a deformação volta à posição original → homogêneo, isotrópico, continuidade. Em se tratando de rochas, um corpo de prova raramente volta às suas dimensões originais e guarda uma deformação plástica. Utilização para determinação indireta de resistência à tração, ao cisalhamento e módulo de elasticidade. (inserir desenho) Carregamos a amostra (corpo de prova) de P, menor que a carga de ruptura. A altura

L diminui de ΔL e a largura B aumenta de ΔB .

L−ΔLB+ΔB

Ao submetermos esse corpo de prova a carregamentos e descarregamentos sucessivos e contínuos, a deformação plástica vai gradativamente diminuindo, se a rocha adquire propriedades elásticas. Se as deformações são proporcionais à carga, diz-se que o material obedece à Lei de Hooke.

ε α P → P α ε → P = Eε ∴ E=P

ε ε= ΔL

L , ou módulo de elasticidade ou de Young (Kg/cm2)

Isotropia e Anisotropia A relação acima só se aplica a rochas isotrópicas, que apresentam as mesmas propriedades em todas as direções. Mas as rochas são geralmente anisotrópicas e as propriedades (módulo E, por exemplo) variando com a direção considerada. Nos maciços rochosos (massas rochosas encontradas “in situ”) a anisotropia depende de:

Fatores petrográficos (mineralogia, textura, estrutura, xistosidade); Fatores geológicos (diáclases, juntas, falhas, dobras e fraturas).

O nível d’água influi na umidade das rochas. Teor de umidade elevado diminui o valor de E. assim o valor de E obtido em amostras saturadas. Isto deve ser levado em conta quando se projetam barragens e túneis.

Coeficiente de Poisson (γ )

É a relação que existe entre as deformações transversais e as deformações longitudinais de um corpo de prova submetido a carregamento.

γ= ΔB /BΔL / L

OBS: Varia de 0 a 0,5. As rochas mais plásticas como argilas e mesmo calcário, têm

valor ≈ 0,5, enquanto as mais rígidas e frágeis γ ≈ 0.

2. PROPRIEDADES MECÂNICAS

Resistência à Compressão (NBR – 12767 da ABNT)

As rochas sendo um produto natural, onde não existe um controle de qualidade durante a sua fabricação (formação0) apresentam uma grande variedade mesmo em rochas da mesma espécie. O mesmo acontecendo com suas propriedades. Na determinação da resistência à compressão constituição mineralógica, textura, estrutura, xistosidade, fissuras, diáclases, fraturas e umidade exercem influencia e devem ser considerados para evitarem falsos resultados. Assim laboratórios estrangeiros recomendam:

Testar três amostras com compressão paralela à estratificação, secos; Testar três amostras com compressão perpendicular à estratificação, secos; Repetir os mesmos passos com as amostras saturadas.

Os resultados deverão ser sempre apresentados isoladamente e em termo de média. Observa-se que:

a) Rochas de grãos finos, da mesma espécie, possuem maior resistência à compressão que rochas de grãos grossos.

b) As rochas silicificadas têm maior resistência.

c) Quanto mais forte for o ligamento entre os cristais maior a resistência à compressão. Ex. sedimentar e metamórfica (arenito e quartzo).

d) Os corpos de prova com compressão perpendicular aos planos de estratificação apresentam maior resistência à compressão. Os corpos de prova são em geral cilíndricos. A relação entre a altura e o seu diâmetro varia entre 2 e 4. (L = 2 a 4D) onde L é a altura e D o diâmetro do corpo de prova. As amostras longas podem falhar por instabilidade elástica. Os exemplares curtos podem eliminar de uma maneira ou outra o plano preferencial de altura. (45º + 4/2). Para valores inferiores a este intervalo se produz um corpo com um confinamento efetivo, ou tensão triaxial e, portanto, uma resistência aparente maior.

T T=P

Sm Resistência ao Choque (Impacto)

Resistência ao Impacto Treton: NBR – 8938. É a resistência que uma rocha oferece ao impacto de um peso que cai de uma certa altura. A resistência ao choque tem importância quando a rocha for usada em pavimentação de estradas e aeroportos.

Rc=Pi−Pf

Pi x 100 20 fragmentos de rocha com dimensões entre 3/4 e 5/8” submetidos a dez (10) impactos de um peso P ≈ 15883Kg caindo em queda livre de 384mm de altura. O material é lavado para retirada do pó, secado e pesado. Resistência ao impacto em rochas para fins de revestimento (NBR 12764) da ABNT: corpo de prova de 20cm x 20cm x 3cm a altura de queda da esfera de 1kg em que ocorre lascamentos, fissuramentos ou ruptura do corpo. Quanto menores os valores, maiores espessuras as peças deverão ter.

Resistência ao Desgate

É a resistência que uma rocha apresenta quando submetida à abrasão de abrasivos especificados.a) Por atrito mútuob) Por abrasão

a) Resistência ao desgaste por atrito mútuo

Geralmente determinado pela pedra britada, é a resistência que a rocha apresenta, sob forma de agregado, quando submetida a atrito mútuo de seus fragmentos. Alguns métodos de ensaio mandam acrescentar uma carga abrasiva constituída de esferas de ferro fundido ou aço. Ex. resistência ao desgaste Los Angeles.

b) Resistência ao desgaste por abrasão

É a resistência que uma rocha apresenta quando submetida à abrasão de abrasivos especificados. É importante quando a rocha for empregada sob forma de pavimento, tanto para pedestres quanto veículos. Se a rocha empregada apresenta baixa resistência à abrasão, terá em breve, suas superfícies lisas o que torna inconveniente por se tornar escorregadia. Ex. ensaio amsler.

Resistência à abrasão “Los Angeles”: O agregado é colocado na maquina Los Angeles junto com esferas de aço de peso e diâmetros determinados, submetido a 500 revoluções a velocidade de 30 a 33rpm. O desgaste é convencionalmente expresso pela porcentagem em peso do material que, após o ensaio, passa pela peneira de malhas quadradas de 1,68mm (ABNT NBR 6465). AB = (peso inicial – peso final)/(peso inicial) x 100. AB = 50% ou 40% para rochas; basalto com AB ≥ 20% já denota estado de alteração; não é recomendável.

Resistência ao Corte

É a resistência apresentada por uma rocha para se deixar cortar em superfícies lisas. Dependendo da xistosidade e disposição dos minerais, ela pode, a rocha, apresentar planos de corte fácil e planos em que esse corte é mais difícil. De maneira geral, a resistência ao corte cresce com a dureza da rocha.

A resistência ao cisalhamento: δ =

FA (inserir desenho)

é medida pela tensão cisalhamento máxima necessária à ruptura do corpo de prova dividida pela área da ruptura conforme a figura.

Comportamento Ante a Britagem

Resistência à britagem é a propriedade da rocha em apresentar maior ou menor dificuldade de se fragmentar quando submetida à britagem. É medida pela porcentagem de material fragmentado abaixo de uma certa dimensão quando submetido à compressão em maquinas padronizadas. Fatores que influenciam na resistência à britagem:

Leitos de estratificação Planos de xistosidade Estados de alteração, etc.

A rocha empregada como brita deve possuir um mínimo de fragmentos lamelares e alongados, pois determinam uma menor resistência e um maior consumo de cimento ou asfalto devido à maior superfície específica. Ex. xistos formados pelo metamorfismo de folhetos. Maneira de controlar os fatores que diminuem a presença destes fragmentos na brita:

1. Mudar a rocha o que nem sempre é possível devido aos grandes volumes necessários e que pode ser encarecido pela distancia media de transporte;

2. Indicação do tipo de britador;

3. Tipo de alimentação (contínua ou intermitente);4. Fator de redução e número de estágios de redução.

Classificação da brita de acordo com as dimensões nominais (ABNT – NBR 7225).Pedra Britada Tamanho Nominal (mm)Número Mínimo Máximo1 4,8 12,52 12,5 253 25 504 50 765 76 100

Forma dos Fragmentos: Relações de tamanho: são tomados 25 fragmentos e medidos segundo três ortogonais, maior, menor e intermediário. Segundo as relações de tamanho, a amostra é classificada como cúbica, alongada, lamelar e quadrática. (ABNT NBR 7225).

4. PROPRIEDADES GEOTÉCNICAS

Os parâmetros para a caracterização geotécnica das rochas podem ser em número de quatro.

1. Grau de alteração2. Grau de resistência à compressão simples3. Grau de consistência4. Grau de fraturamento

Os três primeiros parâmetros se aplicam tanto a amostra de rochas como a maciços rochosos. O grau de fraturamento só se aplica a maciços rochosos sendo as medidas efetuadas em furos de sondagem ou em levantamentos de paredes e cortes.

Grau de Alteração

Podemos considerar três graus de alteração: rocha praticamente sã, alterada ou muito alterada. Esta é uma classificação subjetiva, assim não é conveniente a existência de um maior número de graus. A classificação acima não inclui rocha extremamente alterada que deve ser considerada como material de transição ou solo de alteração de rocha (saprólito).

Rocha Símbolo CaracterísticasPraticamente Sã A1 Macroscopicamente inexiste índices de alteração física

ou química dos minerais; minerais apresentam brilho; quebra com dificuldade ao golpe do martelo; os fragmentos possuem bordas cortantes que resistem ao corte com lâminas de aço.

Alterada A2 Minerais ligeiramente alterados e sem brilho; materiais de alteração mascarando a cor original da rocha; quebra

com relativa facilidade ao golpe do martelo; os fragmentos possuem bordas que podem ser abatidos com lâmina de aço.

Muito Alterada A3 Minerais apresentam-se pulverulentos e totalmente sem brilho; quebra facilmente ao golpe do martelo; as bordas dos fragmentos podem ser quebradas com a pressão dos dedos; a lâmina de aço provoca um sulco profundo na superfície do fragmento.

a. Grau de Resistência à Compressão (ABGE)

Parâmetro de grande aceitação no meio geotécnico. Obtém-se com um número reduzido de corpos de prova. Tabela:

Rocha Resistência (Kg/cm2)Muito Resistente > 1200Resistente 1200 – 600Pouco Resistente 600 – 300Branda 300 – 100Muito Branda <100

b. Grau de Consistência (Coerência)

A tabela a seguida é de ABGE e se baseia em parâmetros facilmente determináveis:

ESCOLHA DA PEDRA

O emprego do material, com segurança e economia, prevê o conhecimento das características técnicas e econômicas das pedras disponíveis. A qualidade do material disponível é normalmente obtida inicialmente por meio de um estudo petrográfico (composição química) de amostras representativas seguidas do exame tecnológico em corpos de prova normalizados, para determinação, através de ensaios, das principais características físicas e mecânicas. Ex.- Lastro de ferrovias;- Agregados para base e sub-base;- Agregados para concretos;- Material para filtros;- Material para rip-rap (enrocamentos).

OBS: Pelo volume e peso não devem estar longe da obra em que as pedras serão usadas, para não sobrecarregar o custo do transporte. Por isso, muitas vezes, o projeto deve se adaptar à rocha disponível, exigindo-se, portanto, uma caracterização desse material.

Lastros de Vias Férreas e Pavimentos Nos lastros de vias férreas, a rocha é usada como brita em tamanhos progressivos de baixo para cima sobre o solo. Funções dos lastros:

1. Suportar os dormentes resistindo aos esforços horizontais devido à ação do trafego e às mudanças temperatura;

2. Distribuir as cargas das rodas reduzindo a intensidade de pressão sobre o leito da ferrovia;

3. Constituir um meio de drenagem da água sob os dormentes;4. Constituir um meio próprio para aplainamento da pista;5. Permitir que os trilhos se movam verticalmente sob as cargas repentinas aplicadas;6. Reduzir os efeitos destrutivos do impacto;7. Retardar ou evitar o crescimento da vegetação.

Funções do Pavimento:1. Suportar e distribuir a carga do trafego;2. Proteger o subleito da ação dos agentes intempéricos, principalmente a ação mecânica

da água. Os lastros de vias férreas e pavimentos de estradas especialmente os sem ligantes, são solicitados:

1. Pelas forças mecânicas de compressão, impacto, atrito;2. Pela ação da intempérie, principalmente umedecimento e secagem, e variação da

temperatura. As propriedades que as rochas devem ter são:

Resistência à compressão; Resistência ao desgaste (atrito); (atrito mútuo); Resistência ao impacto; Resistência ao intemperismo (alterabilidade e durabilidade);

Os ensaios recomendados são:- Resistência ao impacto (tenacidade)- Resistência ao risco (dureza)- Friabilidade (quebradiço)

Rocha Símbolo CaracterísticasMuito Consistente

C1 Quebra com dificuldade ao golpe do martelo; O fragmento possui bordas cortantes que resistem ao corte lâmina de aço; Superfície dificilmente riscada por lâmina de aço.

Consistente C2 Quebra com relativa facilidade ao golpe do martelo; O fragmento possui bordas cortantes que podem ser abatidas pelo corte por lâmina de aço.

Quebradiça C3 Quebra facilmente ao golpe do martelo; As bordas do fragmento podem ser quebradas pela pressão dos dedos;

A lâmina de aço provoca um sulco atenuado na superfície do fragmento.

Friável C4 Esfarela ao golpe do martelo; Desagrega sob pressão dos dedos.

4.4 Grau de Fraturamento

É normalmente dado em número de fraturas por metro linear. Consideram-se apenas as fraturas originais e não as consideradas pela escavação ou perfuração.

Rocha Símbolo Número de Fraturas por MetroOcasionalmente Fraturada F1 < 1Pouco Fraturada F2 1 – 5Medianamente Fraturada F3 6 – 10Muito Fraturada F4 11 – 20Extremamente Fraturada F5 > 20Em Fragmentos F6 Torrões ou pedaços de diversos

tamanhos caoticamente dispostos.

* Resistência à compressão simples;* Resistência ao impacto Treton;* Abrsão Los Angeles;* Forma; (consumo de cimento e betume);* Índices físicos de caracterização;* Análise petrográfica (composição química);* Se possível, ensaios para verificação de alterabilidade.

ENROCAMENTO E FILTROS:

Enrocamento é um acúmulo de fragmentos de rocha. É utilizado como volume principal de uma barragem ou como proteção do paramento de montante (rip-rap), como proteção do aterro no encosto de uma ponte para evitar a erosão fluvial, em molhes e outras construções. As funções do enrocamento são:→ Constituir o corpo de uma obra;→ Formar uma proteção contra a erosão. As rochas do enrocamento são solicitadas por:

1) Forças mecânicas de compressão elevadas devido a contatos pontuais; forças de tração por decomposição das tensões pontuais; atrito;

2) Ação da intempérie acima da zona de saturação por umedecimento e secagem, variação da temperatura, ação de sais em obras marítimas. As propriedades que devem ter as rochas são:* Resistência à compressão;

* Resistência à tração;* Resistência ao desgaste;* Resistência ao intemperismo. Os ensaios recomendados são:* Resistência à compressão simples;* Resistência à tração;* Resistência ao atrito: Los Angeles;* Ensaios para verificação de alterabilidade. O filtro tem a função de permitir a passagem da água e impedir a passagem de partículas finas do solo. Podem ser constituídos de : areia limpa ou com areia pedrisco e brita quando a água provém de um solo e deve passa a um enrocamento ou cano furado. O filtro normalmente está na parte interna de uma obra e portanto fica mais protegido do intemperismo. O material do filtro é solicitado por:→ Atrito, abrasão ou/e impacto na fase de execução;→ Compressão segundo sua posição no aterro;→ Possíveis reações químicas. As propriedades exigidas são:* Resistência à compressão;* Resistência à abrasão;* Alterabilidade (insolubilidade) Os ensaios recomendados são:* Resistência à compressão;* Resistência à abrasão;* Análise petrográfica.

CONCRETO:

A brita ou pedra maiores, no caso do concreto ciclópico, constitui o maior volume do concreto com o qual se realizam inúmeras obras de engenharia. As funções do agregado no concreto são:* Contribuir com grãos capazes de resistir aos esforços solicitantes, desgaste e ação de intempeéries;* Reduzir as variações de volume de qualquer natureza;* Contribuir para a redução do custo do concreto. As solicitações a que a rocha fica submetida:* Atrito e impacto durante a preparação do concreto;* Tração e compressão;* Possível reação com álcalis do cimento;* Ação do intemperismo; como expansão e contração térmica;* Ação química da água da chuva e águas agressivas. As propriedades exigidas da rocha:

→ Resistência ao atrito, desgaste;→ Resistência à compressão simples;→ Resistência à tração;→ Não reatividade;→ Resistência ao intemperismo;→ Trabalhabilidade. Os ensaios recomendados são:→ Compressão axial;→ Análise petrográfica para minerais reativos ou ensaio de reatividade;→ Forma;→ Análise das impurezas (torrões de argila, materiais carbonosos, material pulverulento, impurezas orgânicas, presença de mica, presença de sulfato);→ Avaliação da alteração e alterabilidade.

ELEMENTOS ESTRUTURAIS DAS ROCHAS

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Deformações das Rochas

As deformações podem ser elásticas, plásticas e por ruptura. A formação de dobras, falhas, fraturas e diáclases são exemplos de deformações plásticas e de ruptura.

Zona de Plasticidade e de Fratura

Por plasticidade entende-se uma mudança gradual na forma e na estrutura interna de uma rocha efetuada por reajuste químico e por fraturas microscópicas, enquanto a rocha permanece essencialmente rígida durante este processo não se produz a fusão. Sob as enormes pressões e temperaturas que existem nas grandes profundidades da crosta, todas as rochas experimentam uma tendência maior a plasticidade do que à fratura. A temperatura e a pressão elevadas, a presença de umidade e a natureza da própria rocha são fatores que influem nesta plasticidade. Próximo da superfície, as rochas são mais propensas à ruptura. Podemos distinguir na crosta duas zonas distintas de deformação: uma zona de plasticidade a grande profundidade e uma zona de fratura próxima da superfície. A máxima profundidade da zona de fratura é calculada em cerca de 18 Km. Morfologicamente a disignação de rocha é aplicada às ondulações que se formam nas rochas que possuem uma direção preferencial, como por exemplo, nas rochas estratificadas, podendo também verificar-se nas rochas xistosas ou mesmo nas ígneas que podem apresentar as dobras ptigmáticas nas regiões de ultrametamorfismo.

Rochas Competentes e Incompetentes

Rochas competentes possuem mais facilidade para se dobrarem e transmitirem os esforços recebidos. Rochas incompetentes possuem maior tendência a se fraturarem.

DOBRAS:

Desenvolvem-se especialmente, em rochas sedimentares e metamórficas. São ondulações existentes em certos tipos de rochas. O tamanho das dobras é o mais variado: algumas não passam de centímetros, outras atingem grandes proporções com centenas de quilômetros de amplitude.

Causas dos dobramentos:

Dobras: {Tectônicas ¿¿¿¿

Dobras tectônicas: resultam das forças que atuam dentro da crosta terrestre. Dobras atectônicas: resultam de movimentos localizados sob influencia da gravidade e na superfície terrestre (deslizamentos, avanços do gelo)

FIGURA

Partes de uma dobra:

Plano ou superfície axial: dividi a dobra simetricamente. Pode ser:

{Vertical ¿ {Inclinado ¿ ¿¿¿

FIGURA

Eixo: é a intersecção da superfície axial com qualquer camada. Tal intersecção é uma linha, tal qual a figura acima (linha aa’). Há um eixo para cada camada e toda dobra apresenta incontáveis eixos. Um só eixo, entretanto, é suficiente para definir a atitude da dobra. Flancos ou Limbos: são os lados ou as porções da dobra que se unem no eixo. Um flanco se estende do plano axial em uma dobra ao plano axial da dobra seguinte.FIGURA

Havendo mais de uma dobra, um lado pode ser ao mesmo tempo o flanco direto superior e o esquerdo inferior da dobra adjacente.

FIGURA

Crista: é uma linha ao longo da parte mais alta da dobra, ou mais precisamente a linha que liga os pontos altos de uma mesma camada em um número infinito de secções transversais. Pode ou não coincidir com o eixo.

Nomenclatura das Rochas:

1. Anticlinal: é uma dobra convexa para cima. Refere-se ap fato de, em anticlinais simples, os dois flancos mergulharem em direções opostas um do outro. Algumas vezes os flancos, mergulham na mesma direção ou são horizontais.

FIGURA

O anticlinal pode ser definido como uma dobra com rochas mais velhas no centro de curvaturas.

FIGURA

2. Sinclinal: é uma dobra côncava para cima. Os dois flancos mergulham um em direção ao outro. Entretanto, em sinclinais mais complexas os flancos podem mergulhar na mesma direção ou ainda serem horizontais

FIGURA

O conjunto de termos abaixo se refere à atitude dos eixos:

3. Simétrica: é uma dobra em que os flancos têm o mesmo ângulo de mergulho.4. Assimétrica: quando os flancos mergulham com ângulos diferentes.

5. Deitada: é a dobra em que o plano axial é essencialmente horizontal (recumbente)

6. Isoclinal: em grego “igualmente inclinado”

{ Isoclinal−simétrico ¿ {Isoclinal−incllinado ¿ ¿¿¿7. Em leque: é a que representa os flancos revirados. Tais dobras não são comuns.

FIGURA

8. Monoclinal ou Flexão: é a dobra em que se dá o encurvamento de apenas uma parte das camadas permanecendo as demais sua posição original.

FIGURARECONHECIMENTO DE DOBRAS:

Não é fácil a observação de dobras no campo, principalmente quando são de tamanho considerável. Isso em virtude da ação contínua da erosão.

FIGURA

O mesmo raciocínio de observação pode ser feito para as amostras de sondagem colhidas no subsolo. Numa região com dobramentos moderados, e onde forem executadas varias sondagens.

FIGURA

Quanto mais simples for a dobra e ato maior o número de sondagens, mais exata será a reconstituição.

FALHAS

A característica essencial é o movimento diferencial de dois blocos ou camadas, ao longo de uma superfície de fratura ou fraqueza. Variam de poucos centímetros até dezenas de quilômetros.

Elementos de uma falha:

Plano de falha: é a superfície ao longo da qual se deu o deslocamento. Linha de falha: é a intersecção do plano de falha com a superfície topográfica. Espelhos de falha: originam-se em conseqüência do deslocamento. É a superfície polida de uma rocha originalmente pela fricção dos blocos opostos, no plano de falha. Essa feição permite também deduzir o sentido do deslocamento. Brechas de falha: quando o movimento é forte, as rochas no plano de falha podem se fraturar e ser, posteriormente, cimentadas. As brechas tectônicas se distinguem das rochas sedimentares por apresentarem composição mineralógica idêntica à das rochas encaixantes e homogeneidades quando aos fragmentos. Quando o movimento é muito forte, a rocha, no plano de falha, fica moída, transformando-se em pó de rocha. A consolidação desse pó constitui a rocha metamórfica chamada milonito. A milonitização pode atingir qualquer rocha e apresenta-se frequentemente como um dique. Capa ou teto: parte superior da falha. Lapa ou muro: parte inferior da falha

Rejeito: é o deslocamento relativo de pontos originalmente contíguos, medido com referência ao plano de falha.

FIGURA

a) Rejeito de mergulho: deslocamento numa falha, paralelo à direção de mergulhando do plano de falha.(bc).

b) Rejeito direcional: deslocamento sobre o plano de falha, paralelo à sua direção. Indicação por ac na figura.

c) Rejeito horizontal: deslocamento horizontal numa falha, medido sobre um plano perpendicular à direção desta (cd).

d) Rejeito total: deslocamento resultante entre o rejeito direcional e o rejeito de mergulho numa falha. Pode, em certas casos, coincidir com a direção do direcional ou de mergulho (ab).

e) Rejeito vertical: deslocamento vertical numa falha medido sobre um plano perpendicular ao da falha (ae).

TIPOS DE FALHAS

Com base no movimento aparente, temos:1. Falha normal: falha em que a capa se movimenta aparentemente para baixo em

relação à lapa. O plano de falha mergulha para o lado que aparentemente se abateu. Esta é uma falha de tensão. FIGURA

2. Falha inversa: falha em que a capa aparentemente se desloca para o alto em relação à lapa. O plano de falha mergulha aparentemente para o bloco que se elevou. É uma falha de compressão. FIGURA

3. Horst e Grabem: um bloco rochoso afundado entre duas falhas constitui um “grabem” e um bloco que se ergueu entre duas falhas e um “horst”. Horst e Grabem ocorrem em quase toda área falhada. FIGURA

RECONHECIMENTO DE FALHAS

As falhas podem produzir escarpas na topografia. Entretanto, vale lembrar que nem toda escarpa se originou por falhamento. Há também escarpas produzidas por erosão no local vai agir recuando o escarpamento formando então escarpas ao longo de linhas de falhas paralelas à direção de falhamento, mas não coincidentes nestas. As falhas podem ser também observadas através de amostradas de sondagens, por meio de sua correlação.

FIGURA

Muitas vezes o plano de uma falha conduz mais facilmente a água de infiltração, seja graças à abertura motivada pela quebra da rocha, seja também pela formação de um plano permeável. Isso tudo pode determinar a formação de diversas fontes no alinhamento resultante do plano de falha com o terreno.

Evidencias de falhas: Falta ou repetição de camada, contato brusco de dois tipos litológicos, fontes ou nascentes alinhadas. É útil a observação de espelhos de falhas, brechas e milonito. As falhas podem ter um importante aspecto econômico que se relaciona com a formação de veias metalíferas ou com a acumulação de petróleo e água subterrânea.

CLASSIFICAÇÃO DE FALHAS

Pela classificação genética, temos:

Falhas de gravidade: são aquelas nas quais o teto desce em relação ao muro. Há alívio de pressão na horizontal e o bloco cai por gravidade. A tendência é a de aumentar a superfície da crosta terrestre.

Falhas de empurrão: são aquelas nas quais o teto, subiu realmente em relação ao muro. Há compressão na horizontal cuja tendência é a de encurtar a área da crosta terrestre. Logicamente uma perfuração localizada acima desta falha irá perfurar duas vezes a mesma camada. FIGURA

Falha de rejeito direcional ou falhas transcorrentes: têm o movimento dominante na horizontal. O exemplo clássico deste tipo é a célebre falha de San Andréas, na Califórnia, EUA, que se relaciona ao famoso terremoto de São Francisco de 1906.

FRATURAS

É uma deformação por ruptura. Trata-se de um plano que separa em duas partes um bloco de rocha ou de uma camada, e ao longo do qual não se deu deslocamento. O termo diáclase é reservado para as fraturas ou rupturas de causas tectônicas.O termo junta restringe-se a fraturas cujas origem é a contração por resfriamento. O escapamento entre as diáclases de um bloco podem variar de metros até poucos centímetros. As diáclases são fraturas normalmente fechadas mas que podem ser alargadas pelo intemperismo químico.

TIPOS:a) As diáclases originadas por esforços de compressão são as mais freqüentes

e são provocadas principalmente por esforços tectônicos. Caracterizam-se por superfícies planas e ocorrem na forma de sistemas, cortando-se em ângulo.

b) As diáclases de tensão se formam perpendicularmente forças que tendem a puxar apostamente um bloco rochoso. Caracterizam-se, em geral, por superfícies não muito planas. Duas são as origens para as diáclases de tensão:

1. Tectônicas: são freqüentes nas anticlinais e sinclinais.2. Contração: ocorrem tanto em rochas ígneas como em sedimentares, caracterizando-se

por vários sistemas entrecruzados. Exemplo:

Diáclases de contração do basalto, formando colunas prismáticas. Tais diáclases são chamadas preferencialmente de juntas. FIGURA

Sistemas de fraturas hexagonais formam-se por resfriamento do magma (basalto) ou por ressecamento de lamas (argilas). Fraturas são elementos estruturais de grande importância em geologia, como por exemplo:

a) em geologia applicada: na construção de barragens, o exemplo da importância das fraturas, barragens, túneis, estradas, etc.

b) curso dos rios: os cursos d’água aproveitam essas zonas de fraqueza para impor a sua direção.

c) Em geologia econômica:Aproveita-se das fraturas das rochas para a obtenção de lajes, blocos retangulares, etc., usados como materiais de construção. Perto da superfície do terreno, as fraturas e juntas podem estar fechadas ou abertas; podem ser preenchidas pela precipitação de soluções químicas ou podem ser alargadas por dissolução de suas paredes. As fraturas não se estendem até grandes profundidades. Abaixo do nível das águas subterrâneas, é comum encontrarmos sílica, calcita, pirita e outros minerais, precipitados nas fraturas das rochas.

OROGÊNESE

O termo orogênese abrange, em sentido amplo, o conjunto de fenômenos vulcânicos, erosivos e diastróficos, que levam à formação de montanhas.

Tipos de Montanhas (Segundo `a Origem)

1. Montanhas Vulcânicas:

São formados pelo acúmulo de materiais lançados pelos vulcões. Quando o material constitui uma lava fluida (básica, viscosidade baixa), esta estende-se a grandes distâncias, sobre as terras circundantes e dá lugar a uma montanha de pendentes suaves de grande extensão. As montanhas vulcânicas são, na realidade, formadas por uma série de mantos de lava, com espessura variável.

2. Montanhas de Origem Erosiva:

Existem três casos:a) Isolados pela erosão:

Muitas montanhas baixas são os restos de camadas horizontais que ficaram isolados pelos efeitos da erosão. Quando elas ainda têm o topo plano são chamadas de mesas. O topo é formado por camadas mais resistentes que protegeram as inferiores: a região de Botucatu no Estado de São Paulo são exemplos desse tipo. FIGURA

b) Nos divisores de água: Algumas montanhas se formam devido à erosão fluvial. Os divisores de água são exemplo disso, áreas mais elevadas entre rios ou bacias hidrográficas.

c) Erosão diferencial: Muitas montanhas são conseqüências de erosões diferenciais pelas quais as rochas mais fracas são facilmente destruídas, restando as rochas duras que se sobressaem no relevo, constituindo tais elevações. Exemplo abaixo: Uma lente de quartzitos resistentes, envolvida por filitos menos resistentes. FIGURA

3. Montanhas de Origem Tectônica: Formam as grandes cadeias de montanhas e se originam por dobramentos, falhas ou ambos. Dobras, falhas e fraturas são diferentes de acamamento, xistosidade das rochas metamórficas.Exemplos de estruturas geológicas em locais de barragens:

Exemplo- scannear folha 1 frente e verso

Caso 1:Túnel atravessando camadas de diferentes comportamentos geotécnicos.

Caso 2:Túnel ao longo da direção das camadas, desenvolvido em um único tipo de camada.

Deformações das Rochas

As deformações podem ser elásticas, plásticas e por rupturas.A formação de dobras, falhas, fraturas e diáclases são exemplos de deformações plásticas e de ruptura.

Zona de Plasticidade e de Fratura

Por plasticidade entende-se uma mudança gradual na forma e na estrutura interna duma rocha, efetuada por reajuste químico e por fraturas microscópicas, enquanto a rocha permanece essencialmente rígida, durante este processo não se produz a fusão.Sob as enormes pressões e temperatura que existem nas grandes profundidades da Crosta, todas as rochas experimentam uma tendência maior à plasticidade do que a fratura. A temperatura e a pressão elevadas, a presença de umidade e a natureza da própria rocha são fatores que influem na plasticidade. Próximo à superfície, as rochas são mais propensas à ruptura. Podemos distinguir na Crosta duas zonas distintas de deformações:

1. Zona de plasticidade, a grande profundidade;2. Zona de fratura, próxima à superfície, cerca de aproximadamente 18 Km.

Morfologicamente a designação de dobra é aplicada as ondulações que se formam nas rochas que possuem uma direção preferencial, como por exemplo, nas rochas estratificadas, nas rochas xistosas ou mesmo nas ígneas.

Rochas Competentes e Incompetentes

Rochas competentes possuem mais facilidade para se dobrarem e transmitirem os esforços recebidos. Rochas incompetentes possuem maior tendência a se fraturarem.Dobras

Desenvolvem-se especialmente em rochas sedimentares e metamórficas. São ondulações existentes em certos tipos de rochas. O tamanho das dobras é o mais variado, algumas não passam de centímetros, outras atingem grandes proporções com centenas de quilômetros de amplitude.

Causas dos dobramentos: Dobras tectônicas: resultam das forças que atuam dentro da crosta Terrestre;

Dobras atectônicas: resultam de movimentos localizados sob influência da gravidade e na superfície Terrestre (deslizamentos, avanços do gelo).

Partes de uma dobra:Plano ou superfície axial: divide a dobra simetricamente. Pode ser: vertical, inclinado ou horizontal.

Eixo: é a intersecção da superfície axial com qualquer camada. Tal intersecção é uma linha, tal qual a figura acima (linha aa’). Há um eixo para cada camada e toda dobra apresenta incontáveis eixos. Um só eixo é suficiente para definir a atitude da dobra.

Flanco ou limbos: são os lados ou as porções da dobra que se unem no eixo. Um flanco se estende do plano axial em uma dobra ao plano axial da dobra seguinte.

Havendo mais de uma dobra, um lado pode ser ao tempo o flanco direito superior e o esquerdo inferior da dobra adjacente.

Crista: é uma linha ao longo da parte mais alta da dobra ou mais precisamente a linha que liga os pontos altos de uma mesma camada em um numero infinito de seções transversais. Pode ou não coincidir com o eixo.

Nomenclatura das Dobras

Anticlinal: dobra convexa para cima. Refere-se ao fato de, em anticlinais simples, os dois flancos mergulharem em direções opostas. Algumas vezes os flancos mergulham na mesma direção ou são horizontais.

Anticlinal pode ser definido como uma dobra com rochas mais velhas no centro da curvatura.

Sinclinal: dobra côncava para cima. Os dois flancos mergulham um em direção ao outro, entretanto, em sinclinais mais complexas, os flancos podem mergulhar na mesma direção ou ainda serem horizontais.

O conjunto de termos abaixo se refere à atitude dos eixos:

Simétrica: é uma dobra em que os flancos tem o mesmo ângulo de mergulho.

Assimétrica: quando os flancos mergulham com ângulos diferentes.

Deitada: é a dobra em que o plano axial é essencialmente horizontal (recumbente).

Isoclinal: em grego “igualmente inclinado”.Isoclinal simétrico;Isoclinal inclinado;Isoclinal recumbente.

Leque: representa os dois flancos revirados.

Monoclinal ou flexão: é a dobra em que se dá o encurvamento de apenas uma parte das camadas permanecendo as demais na sua posição original

Esquema folha 4 - frente

Reconhecimento das Dobras

Não é fácil a observação de dobras no campo, principalmente quando são de tamanho considerável, isso em virtude da ação contínua da erosão.

Esquema folha 4 – verso

O mesmo raciocínio de observação pode ser feito para as amostras de sondagem colhidas no subsolo.

Numa região com dobramentos moderados e onde foram executadas várias sondagens.

Esquema folha 4 – verso

Quanto mais simples for a dobra e quanto maior o número de sondagens, mais exta será a reconstituição.

FALHAS

Reconhecimento de Falhas

As falhas podem produzir escarpas na topografia. Entretanto, vale lembrar que nem toda escarpa se originou por falhamento. Há também escarpas produzidas por erosão diferencial. Escarpas de falhamento são raras no local onde se deu a falha, pois em breve a erosão vai agir recuando o escarpamento, formando então escarpas ao longo de linhas de falhas paralelas à direção de falhamento mas não coincidentes nestas.As falhas podem ser também observadas através de amostras de sondagens, por meio de sua correlação.Muitas vezes o plano de uma falha conduz mais facilmente a água de infiltração, seja graças à abertura motivada pela quebra da rocha, seja também pela formação de um plano permeável. Isso tudo pode determinar a formação de diversas fontes no alinhamento resultante do plano de falha com o terreno.

Esquema

Evidência de Falhas

Falta ou repetição de camadas, contato brusco de dois tipos litológicos ou nascentes alinhadas. É útil a observação de espelhos de falhas, brechas e milonitos.As falhas podem ter um importante aspecto econômico que se relaciona com a formação de veios metalíferos ou com a acumulação de petróleo e água subterrânea.

Falhas são ruptura e deslocamentos que ocorrem numa rocha ao longo de um plano e pelo qual as paredes opostas se movem uma em relação à outra.A característica essencial é o movimento diferencial de dois blocos ou camadas, ao longo de uma superfície de fratura ou fraqueza.Variam de poucos centímetros até dezenas de quilômetros.

Elementos de uma Falha

Plano de falha: é a superfície ao longo da qual se deu o deslocamento. (A)

Linha da falha: é a intersecção do plano de falha com a superfície topográfica. (B)

Espelho de falha: originam-se em conseqüência do deslocamento. É a superfície polida de uma rocha originada pela fricção de blocos opostos, no plano de falha. Essa feição permite também deduzir o sentido do deslocamento.

Brechas de falha: quando o movimento é forte, as rochas no plano de falha podem se fraturar e ser, posteriormente, cimentadas. As brechas tectônicas se distinguem das rochas sedimentares por apresentarem composição mineralógica idêntica à das rochas encaixantes e homogeneidade quanto aos fragmentos.Quando o movimento é muito forte, a rocha, no plano de falha, fica moída, transformando-se em pó de rocha. A consolidação desse pó constitui a rocha metamórfica chamada milonito. A milonitização pode atingir qualquer rocha e se apresenta frequentemente como um dique.

Capa ou teto: parte superior da falha. (D)

Lapa ou muro: parte inferior da falha. (C)

Rejeito : é o deslocamento relativo de pontos originariamente contíguos, medido com referência no plano de falha. (E)

esquema

Rejeito de mergulho: deslocamento numa falha, paralelo à direção de mergulho do plano de falha (cb);

Rejeito direcional: deslocamento sobre o plano de falha, paralelo à sua direção (ac).

Rejeito horizontal: deslocamento horizontal numa falha, medido sobre um plano perpendicular à direção desta (cd).

Rejeito total: deslocamento resultante entre o rejeito direcional e o rejeito de mergulho numa falha. Pode em certos casos, coincidir com a direção do direcional ou de mergulho (ab).

Rejeito vertical: deslocamento vertical numa falha, medido sobre um plano perpendicular ao da falha (ae).

TIPOS DE FALHA

Com base no movimento aparente temos:1. Falha normal: falha em que a capa se movimenta aparentemente para baixo em relação à

lapa. O plano de falha mergulha para o lado que aparentemente se abateu. Esta é uma falha de tensão.

2. Falha inversa (empurrão) ou cavalgamento : falha em que a capa aparentemente se desloca para o alto em relação à lapa. O plano de falha mergulha aparentemente para o bloco que se elevou. È uma falha de compressão.

3. Horst e Graben: um bloco rochoso afundado entre duas falhas constitui um “graben” e um bloco que se ergueu entre duas falhas é um “horst.” Horst e graben ocorrem em quase toda área falhada.

FRATURAS

É uma deformação por ruptura. Trata-se de um plano que separa em duas partes um bloco de rocha ou de uma camada e ao longo do qual não se deu deslocamento.

O termo diáclase é reservado para fraturas ou rupturas de causas tectônicas.O termo junta restringe-se a fraturas cuja origem é a concentração por resfriamento.O espaçamento entre as diáclases de um bloco podem variar de metros até poucos centímentros. As diáclases são fraturas normalmente fechadas mas que podem ser alargadas pelo intemperismo químico.

TIPOS:

a) As diáclases originadas por esforços de compressão são as mais frequentes e são provocadas principalmente por esforços tectônicos.

Caracterizam-se por superfícies planas e ocorrem na forma de sistemas, cortando-se em ângulo.

b) As diáclases de tensão se formam perpendicularmente às forças que tendem a puxar opostamente um bloco rochoso. Caracterizam-se em geral, por superfícies não muito planas.

Duas são as origem para as diáclases de tensão:

1. Tectônica: são frequentes nos anticlinais e sinclinais.

2. Contração: ocorrem tanto em rochas ígneas como em sedimentares, caracterizando-se por vários sistemas entrecruzadosExemplo: diáclase de contração do basalto, formando colunas prismáticas. Tais diáclases são chamadas preferencialmente de juntas.

Disjunção prismática- basalto (Santa Maria, Açores. PT) 

Fraturas são elementos estruturais de grande importância em geologia, como por exemplo:

a) Em geologia aplicada: na construção de barragens, o exemplo da importância das fraturas, túneis, estradas, etc.

b) Curso dos rios: os cursos d’agua aproveitam essas zonas de fraqueza para impor a sua direção.

c) Em geologia econômica: aproveita-se das fraturas das rochas para a obtenção de lajes, blocos retangulares, etc, usados como materiais de construção.

Perto da superfície do terreno, as fraturas e juntas podem estar fechadas ou abertas; podem ser preenchidas pela precipitação de soluções químicas ou podem ser alargadas por dissolução de suas paredes. As fraturas não se estendem até grandes profundidades. Abaixo do nível das águas subterrâneas, é comum encontrarmos sílica, calcita, pirita e outros minerais, precipitados nas fraturas das rochas.

OROGÊNESE

1. O termo orogênese abrange, em sentido amplo, o conjunto de fenômenos vulcânicos, erosivos e diastróficos, que levam à formação de montanhas.

TIPOS DE MONTANHAS (SEGUNDO À ORIGEM)

1. Montanhas vulcânicas: são formadas pelo acumulo de materiais lançados pelos vulcões.Quando o material constitue uma lava fluida (básica, viscosidade baixa), esta estende-se a grandes distâncias, sobre as terras circundantes e dá lugar a uma montanha suaves de grande extensão.

As montanhas vulcânicas são na realidade, formadas por uma serie de mantos de lava, com espessura variável.

2. Montanhas de origem erosiva: existem três casos:

a) Isoladas pela erosão: muitas montanhas baixas são os restos de camadas horizontais que ficaram isoladas pelos efeitos da erosão. Quando elas ainda tem o topo plano são chamados de masas. O topo é formado por camadas mais resistentes que protegeram as inferiores: a região Botucatu, estado de São Paulo, são exemplos desse tipo.

b) Nos divisores de água: Algumas montanhas se formam devido à erosão fluvial. Os divisores de água, são exemplos disso, áreas mais elevadas entre rios ou bacias hidrográficas

c) Erosão diferencial: muitas montanhas são conseqüência de erosões diferenciais pelas quais as rochas mais fracas são facilmente destruídas, restando as rochas duras que se

sobressaem no relevo, constituindo tais elevações. Exemplo: uma lente de quartzito resistente, envolvida por filitos menos resistentes.

3. Montanhas de origem Tectônica: formam as grandes cadeias de montanhas e se originam por: dobramentos, falhas ou ambos.