Materiais de Construção I
ROCHAS NATURAIS
série MATERIAIS
artur zeferino
joão guerra martins
No final do processo de pesquisa e compilação, o presente documento acaba por ser, genericamente, o repositório da Monografia do Eng.º Artur Zeferino que, partindo do trabalho acima identificado, o reviu totalmente, reorganizando, contraindo e aumentando em função dos muitos acertos que o mesmo carecia.
Pretende, contudo, o seu teor evoluir permanentemente, no sentido de responder quer à especificidade dos cursos da UFP, como contrair-se ainda mais ao que se julga pertinente e alargar-se ao que alargar-se pensa omitido.
Embora o texto tenha sido revisto, esta versão não é considerada definitiva, sendo de supor a existência de erros e imprecisões. Conta-se não só com uma crítica atenta, como com todos os contributos técnicos que possam ser endereçados. Ambos se aceitam e agradecem.
Índice
Índice ... 3
Índice de Figuras ... 10
Índice de Quadros ... 15
Introdução ... 17
1. Definição e génese das Rochas ou Pedras Naturais ... 20
1. Definição e génese das Rochas ou Pedras Naturais ... 20
1.1. Ambientes de Formação das Rochas ... 20
1.1.1. Ambiente Magmático ... 21
1.1.2. Ambiente Sedimentar ... 22
1.1.3. Ambiente Metamórfico ... 24
1.2 Ciclo das Rochas ou Ciclo Petrogénico ... 24
1.3. Rochas Magmáticas ou Ígneas ... 28
1.3.1. Textura das Rochas Magmáticas ... 29
1.3.2. Cor das Rochas Magmáticas ... 34
1.3.3. Composição química ... 35
1.3.4. Principais rochas magmáticas ... 35
1.4. Rochas Sedimentares ... 37
1.4.1. Ciclo Sedimentar ... 38
1.4.2. Agentes de Erosão ... 39
1.5. Rochas Metamórficas ... 45
1.5.1. Principais tipos de Rochas Metamórficas ... 48
1.5.2. Sequências Metamórficas ... 50
1.5.3. Estrutura ... 51
1.5.4 Textura ... 51
2. Propriedades das pedras naturais ... 52
2.1. Resistência mecânica das pedras naturais ... 52
2.1.1. Resistência à compressão ... 52
2.1.2. Resistência ao funcionamento ... 53
2.1.3. Resistência a tracção, flexão e ao corte ... 53
2.1.4. Resistência ao desgaste ... 53 2.1.5. Resistência ao esmagamento ... 54 2.1.6. Resistência ao choque ... 54 2.2. Características físicas ... 54 2.2.1. Estrutura e textura ... 55 2.2.2. Fractura ... 55 2.2.3. Homogeneidade ... 56 2.2.4. Dureza ... 57
2.2.5. Aderência aos ligantes ... 58
2.2.6. Densidade ... 60
2.2.9. Permeabilidade ... 63 2.2.10. Higroscopicidade ... 63 2.2.11. Gelividade ... 64 2.2.12. Baridade ... 65 2.2.13. Condutibilidade Térmica ... 65 2.2.14. Trabalhabilidade ... 66 2.3. Características químicas ... 66
2.4. Verificação das características e critérios de utilização das pedras naturais ... 67
3. Rochas mais utilizadas na Construção Civil ... 70
3.1. Rochas como ornamento ... 71
3.1.1. Categorias de rochas ornamentais ... 71
3.1.2. Rochas Carbonáticas e Silicáticas ... 77
3.1.3. Ardósias ... 78
3.1.4. Quartzitos ... 79
3.1.5. Serpentinitos ... 79
3.1.6. Conclusões ... 79
3.2. Principais usos das rochas ornamentais e rochas industriais ... 80
3.3. Localização nacional da exploração de rochas ... 82
4. Alteração e tratamentos das rochas ... 87
4.1 Acção de agentes químicos da atmosfera ... 88
4.2. Acção de agentes químicos dos próprios materiais e do solo ... 89
4.2.1. Acções de agentes químico-biológicos ... 89
4.2.2. Alteração dos feldspatos ... 90
4.3. Principais causas de deterioração das pedras ... 90
4.3.1. Acção da água ... 90
4.3.2. Acção dos sais solúveis ... 92
4.3.3. Acção do vento ... 93
4.3.4. Acção da temperatura ... 94
4.3.5. Acção dos agentes biológicos ... 94
4.3.6. Acção da poluição atmosférica ... 96
4.3.7. Acção do Fogo ... 96
4.3.8. Acção humana ... 97
4.3.9. Observações conclusivas ... 98
4.4. Tratamentos para impedir as alterações das pedras de construção ... 99
4.4.1. Pintura ou impregnação ... 99
4.4.2. Silicatização (aplicação de soluções de silicato de potássio) ... 100
4.4.3. Flutuação ... 101
4.4.4. Observações conclusivas ... 101
5.1. Estudo das pedras como material inerte ... 103
5.1.1 Classificação dos inertes ... 103
5.2.2. Materiais provenientes do rio ... 104
5.3. A limpeza das areias ... 105
5.4. Classificação das areias ... 105
5.5. Granulomotria ... 106 5.5.1. Processos de sedimentação ... 108 5.6. Impurezas da areia ... 110 5.6.1. Filler ... 110 5.6.2. Argilas ... 110 5.6.3. Matéria orgânica ... 111 5.6.4. Gesso ... 112 5.6.5. Outras impurezas ... 112
Forma do material inerte ... 112
5.7.1. Natureza das superfícies ... 113
5.8. Qualidade da pedra ... 113
5.9. Fabricação dos inertes ... 114
5.9.1. Operações ... 114
5.10. Aparelhos cilíndricos ... 121
5.10.1. Cilíndrico único dentado ... 121
5.10.2. Cilindros duplos ou triplos lisos ... 121
5.11. Aparelhos de barras ... 121
5.13.1. Classificação mecânica ... 123
5.13.2. Classificação hidráulica ... 127
5.13.3. Classificação Hidro – Mecânica ... 129
5.14. Apresentação dos resultados duma análise granulométrica ... 131
5.14.1. Triângulo de FERET ... 133
5.15. Instalações de fabrico de inertes ... 135
5.15.1 Instalação a meia encosta ... 135
5.15.2. Instalação do tipo vertical ... 135
5.15.2. Instalação em terreno plano ... 137
5.16. Armazenagem de inertes ... 137
6.1.2 Fixação com componentes metálicos (processo racionalizado) ... 145
Anexo 1A - Terminologia ... 164
Anexo 1B – Terminologia (complemento) ... 168
Anexo 2 – Glossário da Pedra Natural ... 174
Anexo 3 – Extracção das pedras naturais ... 194
A3.1. Condicionantes à escolha do local de exploração ... 194
A3.1.1. Natureza da pedra a extrair ... 194
A3.1.2.Características do terreno de cobertura ... 194
A3.1.3. Espessura e inclinação dos estratos exploráveis ... 195
A3.1.4. Definição das frentes de trabalho ... 195
A3.1.5. Espessura de material degradado ... 196
A3.2. Tipos de Pedreiras ... 197
A3.2.1 Exploração a meia encosta ... 197
A3.2.2 Exploração em terreno plano ... 199
A3.2.3 Pedreiras de boca ... 200
A3.2.4. Pedreiras em plano inclinado ... 201
A3.2.5. Pedreiras de poço ... 201
A3.3. Equipamento e Instalações necessárias ... 202
I.3.1. Equipamentos de perfuração ... 203
A3.3.2. Equipamentos de desmonte ... 205
I.3.3 Equipamentos de transporte ... 207
A3.4 Métodos de desmonte ... 208
A3.4.1 Exploração com bancadas de pequena altura ... 208
A3.4.2. Exploração com uma só bancada de grande altura ... 209
A3.4.5 Exploração através de explosivos em galeria ... 212
Índice de Figuras
Fig. 2 - Corte esquemático e simplificado do modelo da Tectónica de Placas (é de salientar as diferentes profundidades e posições relativas a que se encontram as câmaras magmáticas) [Fonte: Terra planeta ”vivo”, http://domingos.home.sapo.pt/index.html]. . 22
Fig.3 - Cratera do vulcão Stromboli [1]. ... 22
Fig. 4- Recolha de amostras de lava do vulcão Etna [1]. ... 22
Fig. 5- Arrefecimento brusco de uma escoada lávica [1]. ... 23
Fig.6 - Esquema simplificado da génese das rochas sedimentares) [Fonte: Terra planeta ”vivo”, http://domingos.home.sapo.pt/index.html]. ... 23
Fig.7 - Erosão marinha de estratos ou camadas calcárias [Fonte: Terra planeta ”vivo”, http://domingos.home.sapo.pt/index.html]. ... 24
Fig.8 - Erosão pluvial, fluvial e eólica de estratos de arenitos e calcários [Fonte: Terra planeta ”vivo”, http://domingos.home.sapo.pt/index.html]. ... 24
Figura nº 9 – ciclo litológico ... 25
Fig. 10- Esquema da compactação dos sedimentos detríticos e circulação dos fluidos entre os poros [Fonte: Terra planeta ”vivo”, http://domingos.home.sapo.pt/index.html]. ... 26
Fig. 11 - Esquema do fenómeno da solução de pressão, reflectindo a dissolução dos grãos de um mineral resultado das pressões e a cimentação dos poros [Fonte: Terra planeta ”vivo”, http://domingos.home.sapo.pt/index.html]. ... 26
Fig. 12 - Ciclo das Rochas ou Ciclo Petrogénico (esquema litológico ou petrogenético) [Fonte: Terra planeta ”vivo”, http://domingos.home.sapo.pt/index.html]. ... 27
Fig. 13 - Formação das Rochas Magmáticas ou Ígneas e representação esquemática dos tipos de estruturas intrusivas e extrusivas [Fonte: Instituto Geológico e Mineiro]. ... 28
Fig. 15 - Texturas das Rochas Magmáticas ou Ígneas [Fonte: Instituto Geológico e Mineiro].
... 31
Fig.16 – tipos de texturas ... 33
Fig.17 – composição química das rochas magmáticas mais comuns ... 35
Figura nº 18 – classificação simplificada das rochas magmáticas mais comuns ... 36
Fig.19 – Ciclo sedimentar ... 39
Fig. 20- Formação das rochas sedimentares [Fonte: Terra planeta ”vivo”, http://domingos.home.sapo.pt/index.html]. ... 40
Fig. 21 - Esquema de classificação das Rochas Sedimentares segundo a origem dos sedimentos [Fonte: Terra planeta ”vivo”, http://domingos.home.sapo.pt/index.html]. ... 41
Fig. 22 - Esquema simplificado de um modelado cársico numa formação calcária, resultante da acção dissolvente da água [Fonte: Terra planeta ”vivo”, http://domingos.home.sapo.pt/index.html]: ... 43
A - Dolina; B - Campos de lapiás; C - Gruta com rio subterrâneo; D - Estalagmite; E - Estalactite; F - Algar; G - Exsurgência. ... 43
Fig. 23 - Aspecto de uma gruta numa formação calcária, mostrando as estalagmites e estalactites [Fonte: Terra planeta ”vivo”, http://domingos.home.sapo.pt/index.html]. .... 44
Fig. 24 – Diversos tipos de metamorfismo [Fonte: Terra planeta ”vivo”, http://domingos.home.sapo.pt/index.html]. ... 47
Fig. 24 – Principais tipos de rochas metamórficas [Fonte: Instituto Geológico e Mineiro]. ... 48
Mármores e Outras Rochas Carbonatadas (Fonte: Instituto Geológico e Mineiro) ... 83
Granitos e similares (Fonte: Instituto Geológico e Mineiro) ... 84
Ardósias e Xistos (Fonte: Instituto Geológico e Mineiro) ... 85
Fig. 26 – Britadeira de mandíbulas (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 116
Fig. 27– Instalação de britagem (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 117
Fig. 28 - Britadeira de mandíbulas acoplada á trova (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot)117 Fig. 29 – Esquema de funcionamento de uma britadeira giratória (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 118
Fig. 30 – Britadeira giratória (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 119
Fig. 31– Unidade móvel de britagem (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 119
Fig. 32 – Impactor de eixo horizontal (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 120
Fig. 33 – Vista do interior de um impactor (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 120
Fig. 35 – Aspecto exterior do tambor (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 122
Fig. 36 – Crivos de discos (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 123
Fig. 37 – Trommel de cilindro único (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 124
Fig. 38 – Trommel de cilindro único. Vista exterior e interior (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 124
Fig. 39 – Instalação de separação com Trommel de cilindro único (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 125
Fig. 40 – Unidade móvel se separação com cilindro Trommel (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 125
Fig. 41 – Crivo vibratório (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 126
Fig. 42 – Crivo vibratório móvel (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 126
Fig. 43 – Alimentação do crivo por gravidade (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 127
Fig. 44 – Alimentação do crivo através de tapete transportador (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 127
Fig. 45– Cuba separadora (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 128
Fig. 46 - Parafuso Arquimedes (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 130
Fig. 47 – Funcionamento de um separador de ar (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) .... 130
Fig. 48 – Separador de ar para pó de cimento (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 130
Fig. 49 – Separador de ar acoplado a um aparelho de esferas (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 131
Fig. 50 – Analise granulométrica ... 132
Fig. 51 – Representação no triângulo de FERET. ... 134
Fig. 52 – Instalação a meia encosta (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 136
Fig. 53– Esquema de funcionamento de uma instalação do tipo vertical (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 136
Fig. 54 – Instalações de fabrico em terreno plano (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 137
Fig. 55 – Tapetes transportadores (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 138
Fig. 56 – Armazenagem de inertes (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 139
Fig. 57 – Silos de armazenagem de inertes (Disponível em www.ufp.pt/~ricardot) ... 139
Fig. A3.1 – Terreno de cobertura ... 195
Fig. A3.2 – Estratos exploráveis ... 195
Fig.3 – Frentes de trabalho ... 196
Fig. A3.4 – Material degradado ... 196
Fig. A3.5 – Tipos de explorações ... 197
Fig. A3.8 – Exploração em terreno plano ... 199
Fig. A3.9 – Exploração em terreno plano ... 200
Fig. A3.10 – Pedreiras de boca ... 200
Fig. A3.11 – Pedreiras em plano inclinado ... 201
Fig. A3.12 – Pedreiras de poço ... 201
Fig. A3.13 – Organograma de equipamento e instalações ... 202
Fig. A3.14 – Perfuradora acoplada a uma escavadora ... 203
Fig. A3.15 – Perfurador móvel ... 204
Fig. A3.16 – Brocas de perfuração ... 204
Fig. A3.17 – Perfurador utilizado em extracções subterrâneas ... 205
Fig. A3.18 – Tomba blocos ... 205
Fig. A3.19 – Martelos pneumáticos ... 206
Fig. A3.20 – Equipamento de transporte ... 207
Fig. A3.21 – Exploração de bancada ... 208
Fig. A3.22, esq.ª) – explosivos no pé da bancada; Fig. A3.22, dir.ª) – explosivos verticais e horizontais combinados ... 209
Fig. A3.22 – Desmonte através de furos horizontais profundos ... 209
Fig. A3.23 - Exploração através de furos verticais profundos ... 210
Fig. A3.24 - Exploração através de furos verticais profundos ... 211
Fig. A3.25 - Exploração através de explosivos em galeria ... 212
Fig. A3.26 – Vista em planta das galerias ... 213
Índice de Quadros
Quadro 1 – Quadro classificativo das principais rochas magmáticas em função dos minerais
presentes e sua textura [Fonte: Instituto Geológico e Mineiro]. ... 32
Quadro 2 – Quadro classificativo das principais rochas magmáticas em função dos minerais presentes e sua cor [Fonte: Instituto Geológico e Mineiro]. ... 34
Quadro 3 – Quadro classificativo das principais rochas magmáticas em função da amostra de mão [Fonte: Instituto Geológico e Mineiro]. ... 34
Quadro 4 – Designação quanto ao tamanho dos sedimentos. ... 42
Quadro 4A – Classificação de rochas quanto à resistência à compressão e aderência aos ligantes ... 59
Quadro 5 – Relação entre a dureza, a densidade e a resistência à compressão das pedras calcárias [Fonte: Instituto Geológico e Mineiro]. ... 61
Quadro 5A – Trabalhabilidade das rochas correntes ... 66
Quadro 6 – Tipos de rochas calcárias [Fonte: Instituto Geológico e Mineiro]. ... 70
Quadro 7 – Classificação das rochas calcárias [Fonte: Instituto Geológico e Mineiro] ... 70
Quadro 8 – Modo de comercialização das rochas Ornamentais calcárias [Fonte: Instituto Geológico e Mineiro] ... 71
Quadro 9 – Produtos das rochas ornamentais e rochas industriais calcárias [Fonte: Instituto Geológico e Mineiro] ... 72
Quadro 10 – Tipos de ensaios ... 74
Quadro 11 - Principais indústrias consumidoras das rochas industriais [Fonte: Instituto Geológico e Mineiro] ... 81
QUADRO 13 - CLASSIFICAÇÃO DOS INERTES ... 103
QUADRO 14 - CLASSIFICAÇÃO DOS PENEIROS ... 107
QUADRO 15 – RELAÇÃO ENTRE PRESSÃO ABERTURA DO GLICLEUR E DIMENÇÕES DAS PARTICULAS ARRASTADAS ... 109
QUADRO 16 – RESULTADOS DE UMA ANÁLISE GRANULOMÉTRICA. ... 131
QUADRO 17 - NUMERO DE PENEIROS ... 133
QUADRO 18 – EXEMPLO DE AREIAS PARA ANALISE DE TRIANGULO FERET ... 134
Quadro 19 - CARACTERÍETICAS DOS INERTES ... 140
Introdução
As pedras naturais constituem, com as madeiras, um dos mais antigos materiais de construção. Com múltiplas aplicações, fundamentalmente como cantarias, alvenarias e revestimentos, ao longo do tempo tem diminuído o seu emprego. As razões são conhecidas: entre outras a descoberta e o domínio de outros materiais, sobretudo com a invasão do betão (embora os seus inertes sejam pedras naturais).
Praticamente as alvenarias de pedra ordinária deixaram-se de se executar, mas quanto ao regresso ao emprego generalizado da pedra natural ou ao seu abandono definitivo, função do seu declínio, haverá que fazer uma reflexão profunda. Efectivamente, esta situação está a merecer, em muitos países, uma alargada discussão, sendo em alguns já precedida de medidas adequadas no sentido de se seguir uma política racional da utilização deste recurso da Humanidade.
É, assim, fundamento deste trabalho um estudo sobre as pedras naturais ou rochas, como resultado da pesquisa feita em diversas fontes, onde os valores científicos e práticos vêm clara e exaustivamente tratados, nomeadamente em publicações e sites da responsabilidade de organismos oficiais, assim como estudos e trabalhos publicados por personalidades cujo grau de conhecimentos é reconhecido, tanto nacional como internacionalmente.
Como contribuição pessoal, servi-me da experiência adquirida ao longo da minha vida profissional, visitando explorações e indústrias de transformação nas diversas regiões do país. Se considerarmos a composição da crosta terrestre, ou camada superficial sólida do planeta (denominando-se crosta continental se está a descoberto e crosta oceânica se está submersa), verificamos que ambas são constituídas por rochas. Estudos da distribuição litológica indicam que 95% do volume da crosta continental corresponde a rochas cristalinas, ou seja, ígneas e metamórficas, sendo os restantes 5 % rochas sedimentares.
As rochas sedimentares representam, essencialmente, uma camada rochosa disposta sobre as rochas ígneas e metamórficas e representam, basicamente, o resultado da alteração das primeiras no tempo.
têm à medida que o homem vai adquirindo novos conhecimentos e descoberto novas tecnologias, passado da utilização no seu estado simples, como em cantarias, alvenarias e revestimentos, para a combinação com outros materiais, cite-se o betão e as massas betuminosas. Assim, dos primitivos abrigos aos vários monumentos que ao longo da história têm sido construídos, até às edificações mais sofisticadas e hoje designadas de inteligentes, a pedra natural esteve e está presente. Destes e de outros usos daremos mais reconhecimentos ao longo deste trabalho.
Por curiosidade, se nos referirmos à utilização deste produto no contexto de ornamentação, os locais mais referidos são o Próximo Oriente, o Extremo Oriente, os EUA, a China, a Índia, o Brasil e a Europa. Mas, de facto, o “Velho Continente” é e será o mais importante mercado mundial das rochas naturais.
Na última década os consumidores redescobriram a rocha natural como material de construção. Desde 1990 que o consumo de rochas naturais nos países da Comunidade Europeia registou um acréscimo, sendo aqui que ainda é produzida sensivelmente a metade das necessidades mundiais de rochas ornamentais.
A adopção das várias qualidades de rochas naturais, assim como o seu acabamento e modo de aplicação, continuam a terem origem nos países europeus, sendo então adaptadas nos EUA ou na Ásia.
Actualmente na Europa central existe uma grande procura por materiais com superfícies ásperas. Superfícies envelhecidas artificialmente também são muito apreciadas, como expressão de elegância e de intemporalidade. O cinzento, em todos os seus matizes, continua a ser altamente favorito dos arquitectos. Também hoje são muito solicitados os tipos pretos e cinzentos e, especialmente, os amarelos. A recuperação de edifícios e a arquitectura paisagística são tidas como os importantes mercados do futuro.
Numa breve análise do sector em Portugal, ocupamos a quinta potência mundial em termos de produção de rochas ornamentais, mas a primeira quando se considera a produção per-capita.
O sector das rochas ornamentais em Portugal destaca-se principalmente devido à sua grande vocação para a produção e exportação de rocha natural talhada para calcetamento. A produção destas rochas, em termos nacionais, representa cerca de 34% do total da produção de rochas
ornamentais. A produção nacional de mármores, e outras rochas carbonatadas, representam 33% do volume total de rochas ornamentais, seguindo-se os granitos e rochas similares.
As rochas ornamentais naturais susceptíveis de aproveitamento e valorização encontram-se repartidas, em Portugal, um pouco por todo o território, contribuindo para a criação de riqueza e desenvolvimento do País. Por outro lado, a realidade geológica compreende uma larga variedade de pedras naturais, o que proporciona ao sector a necessária sustentabilidade.
Nessas circunstâncias, a indústria das rochas ornamentais constitui, em Portugal, um dos sectores mais importantes de entre os que têm por base actividades extractivas, tanto mais que se tem assistido a um forte incremento da produção, concomitante com a modernização do sector, o qual ainda constitui um dos importantes em termos das exportações nacionais.
Descrição sintética do assunto abordado em cada capítulo.
No capítulo 1, faz-se uma apresentação da génese das rochas naturais, descrevendo o modo de formação, os materiais que as compõem, o modo de classificação, assim como os principais tipos.
No capítulo 2 descrevem-se as propriedades das pedras naturais, nomeadamente quanto à sua resistência mecânica, as propriedades físicas, químicas e a verificação das características e critérios de utilização.
No capítulo 3 indicam-se as rochas com maior utilização na construção civil e indústrias consumidoras, analisando-as quanto aos seus aspectos de comercialização, assim como tendo em vista a sua escolha face ao uso pretendido.
No capítulo 4 fala-se das principais alterações que as rochas têm por acção dos vários agentes, tanto no processo da aplicação como ao longo da sua vida, nomeadamente agentes químicos, vento, temperatura, agentes biológicos, poluição, fogo, acção humana, etc.
No capítulo 5, enumeram-se os vários tratamentos que se podem efectuar para atenuar as acções de desgaste e degradação que as rochas estão submetidas, tais como a pintura, a impregnação, a silicatização e a flutuação.
1. Definição e génese das Rochas ou Pedras Naturais
As rochas, ou pedras naturais, são associações compatíveis e estáveis de um ou mais minerais.
O seu estudo pode ter vários fins, podendo-se efectuá-lo na perspectiva das rochas como fontes ou reservatórios de matérias-primas (minérios, materiais de construção, combustíveis fósseis, águas subterrâneas, etc.) e, até, com fins mais científicos, como visar conhecer melhor o nosso planeta, já que estas são o testemunho mais importante da história da Terra e dão-nos, ainda, bases para conhecer a história do Sistema Solar e do próprio Universo.
1.1. Ambientes de Formação das Rochas
Os três grandes ambientes geológicos geradores de rochas, também ditos petrogénicos, são: 1. Ambiente magmático;
2. Ambiente sedimentar; 3. Ambiente metamórfico.
As principais diferenças entre eles são definidas em termos de: • Pressão;
• Temperatura;
• Composição química.
A estes ambientes correspondem, respectivamente: as rochas magmáticas, as rochas sedimentares e as rochas metamórficas.
1.1.1. Ambiente Magmático
O ambiente magmático caracteriza-se geralmente por: • Temperaturas elevadas (acima dos 800ºC);
• Pressões muito variadas, desde muito baixas, no caso do Vulcanismo, a muito altas, no caso do Plutonismo, ocorrido no interior da Litosfera, variando num intervalo que reflecte as diferentes profundidades a que pode ocorrer;
• Variações de composição química, considerada restrita em comparação com ou outros ambientes.
Fig. 2 - Corte esquemático e simplificado do modelo da Tectónica de Placas (é de salientar as diferentes profundidades e posições relativas a que se encontram as câmaras magmáticas) [Fonte: Terra planeta
”vivo”, http://domingos.home.sapo.pt/index.html].
1.1.2. Ambiente Sedimentar
É praticamente o ambiente existente à superfície da Terra, caracteriza-se por: • Baixos valores de temperatura e pressão;
• Grande variabilidade na composição química dos materiais;
• Proporcionar grandes transformações químicas, tais como a oxidação, carbonatação, hidrólise e a hidratação.
Fig.7 - Erosão marinha de estratos ou camadas calcárias [Fonte: Terra planeta ”vivo”,
http://domingos.home.sapo.pt/index.html].
Fig.8 - Erosão pluvial, fluvial e eólica de estratos de arenitos e calcários [Fonte: Terra planeta
”vivo”,
http://domingos.home.sapo.pt/index.html].
1.1.3. Ambiente Metamórfico
É caracterizado por um grande intervalo de pressões e temperaturas.
Consoante o valor relativo de cada um destes dois parâmetros, o metamorfismo pode ser essencialmente térmico (metamorfismo de contacto), ou essencialmente dinâmico (metamorfismo regional) e estreitamente ligado com a formação das cadeias montanhosas. Quanto à temperatura os valores não excedem, em regra, os 800ºC (valor que marca o inicio da fusão de parte dos minerais, isto é o começo do magmatismo). O ambiente metamórfico tem, assim, lugar em meio essencialmente sólido.
Assim, localizando-se a maior ou menor profundidade, abrange uma grande gama de valores de pressão e de temperatura, sem que ocorra fusão de materiais, muito embora.
1.2 Ciclo das Rochas ou Ciclo Petrogénico
As rochas geradas num determinado ambiente geológico são estáveis enquanto permanecem nesse mesmo ambiente. Uma mudança nas condições do ambiente induzem a transformações, mais ou menos lentas, de modo a que as rochas se adaptem e fiquem estáveis nessas novas condições.
As principais alterações são as da sua textura e a criação de novos minerais de acordo com o novo ambiente, a partir da destruição de outros que, mediante as novas condições, deixam de ser estáveis.
Figura nº 9 – ciclo litológico
Por exemplo, muitos dos minerais das rochas que se formam em zonas profundas da litosfera alteram-se quando chegam à superfície, dando origem a outros minerais que vão participar na formação das rochas sedimentares. Estas rochas, com o decorrer do tempo geológico, podem ser sujeitas a novas condições termodinâmicas, originando rochas metamórficas e mesmo magmáticas quando há fusão do material.
Podemos dizer que as rochas dependem umas das outras e que, também, ao longo do tempo se transformam umas nas outras, dando lugar aos diferentes tipos litológicos ou petrográficos. A litosfera é a zona da Terra onde se dão os processos internos, a grande profundidade, que
(incluindo o vulcanismo), o metamorfismo, outras acções que resultam em deformações da crosta (dobramentos e falhas) e deslocações da litosfera, são os chamados fenómenos geodinâmicos internos ou endógenos.
Fig. 10- Esquema da compactação dos sedimentos detríticos e circulação dos fluidos entre os poros [Fonte:
Terra planeta ”vivo”,
http://domingos.home.sapo.pt/index.html].
Fig. 11 - Esquema do fenómeno da solução de pressão, reflectindo a dissolução dos grãos de
um mineral resultado das pressões e a cimentação dos poros [Fonte: Terra planeta
”vivo”,
http://domingos.home.sapo.pt/index.html].
Os processos que ocorrem à superfície, ou na película mais externa da crosta terrestre, consomem energia exterior ao nosso planeta (principalmente energia solar, acção mecânica e química da chuva e do vento) e são chamados fenómenos geodinâmicos externos ou exógenos.
A partir do magma por arrefecimento, solidificação e cristalização originam-se as rochas magmáticas ou ígneas que, por processos de levantamento, podem chegar à superfície onde ficam sujeitas aos processos geodinâmicos externos (meteorização, erosão, transporte e sedimentação) originando-se sedimentos.
Posteriormente, estes sedimentos são sujeitos a processos físico-químicos que conduzem à formação de rochas sedimentares. O conjunto desses processos denomina-se por diagénese.
À medida que estas rochas, ou os seus sedimentos, vão atingindo zonas mais profundas da litosfera, por subsidência1 ou por subducção2, a temperatura e a pressão aumentam dando-se então início a processos metamórficos com a consequente geração de rochas metamórficas. Com a continuação do aumento de pressão e temperatura, as rochas podem fundir dando origem a um magma, completando assim o ciclo.
Dentro deste ciclo existem outros mais pequenos, como se pode ver na figura abaixo, já que uma rocha magmática ou uma rocha sedimentar podem sofrer processos metamórficos e mesmo voltar a fundir originando um magma.
Fig. 12 - Ciclo das Rochas ou Ciclo Petrogénico (esquema litológico ou petrogenético) [Fonte: Terra planeta ”vivo”, http://domingos.home.sapo.pt/index.html].
1
Movimento de descida do fundo de uma bacia de sedimentação
2
1.3. Rochas Magmáticas ou Ígneas
Tal como o nome indica, estas rochas formam-se a partir da cristalização de um magma, podendo também ser designadas por ígneas.
O ambiente em que se formam as rochas magmáticas é caracterizado por temperaturas muito elevadas, o que permite a existência de materiais rochosos em fusão (magma).
O magma gera-se a grandes profundidades, durante a sua ascensão pode estacionar em câmaras magmáticas onde vai arrefecendo. Consoante o arrefecimento se processa de uma forma lenta ou rápida, as rochas que se vão formar apresentam características de textura diversas. O magma poderá ainda subir para níveis mais superficiais, sob a forma de filões, diques, soleiras e outras, ou poderá mesmo sair directamente para o exterior por processos de vulcanismo.
Fig. 13 - Formação das Rochas Magmáticas ou Ígneas e representação esquemática dos tipos de estruturas intrusivas e extrusivas [Fonte: Instituto Geológico e Mineiro].
Rochas Plutónicas ou Intrusivas que resultam do arrefecimento e cristalização lenta do
magma em profundidade. Sendo o arrefecimento lento, os minerais que se vão formar apresentam dimensões consideráveis, sendo facilmente visíveis à vista desarmada. Um exemplo deste tipo de rochas é os granitos. Existem também, como referimos, rochas magmáticas que se formam a profundidades intermédias em estruturas filonianas como os diques e as soleiras ou filões camada.
Rochas Vulcânicas ou Extrusivas quando a consolidação do magma é feito à superfície
ou muito perto dela, designam-se as rochas ígneas por vulcânicas. Estas rochas resultam do arrefecimento muito rápido do magma, visto a temperatura à superfície ser bastante inferior à temperatura a que se encontrava o magma. Assim, os minerais não tem tempo suficiente para se desenvolver e por esta razão vão apresentar dimensões muito reduzidas, por vezes até microscópicas. Os basaltos são as rochas vulcânicas mais comuns.
1.3.1. Textura das Rochas Magmáticas
Como se acabou de ver, as rochas magmáticas intrusivas ou plutónicas são aquelas que solidificam lentamente no interior da crosta, portanto os minerais têm mais tempo para se formarem e diz-se que estas rochas têm textura holocristalina, granular ou fanerítica, em que todos os minerais seus constituintes são visíveis a olho nu.
Contudo, esta também pode ser grão fino, designando-se por textura aplítica. Por outro lado, quando todos os cristais são de grandes dimensões diz-se que têm textura pegmatítica. Ainda existem certas rochas em que se regista uma variação entre cristais pequenos e grandes, que sobressaem na massa granular da rocha, diz-se, neste caso, que têm textura porfiróide.
As rochas magmáticas extrusivas ou vulcânicas são as que têm um arrefecimento rápido à superfície e, por isso, os minerais são de pequenas dimensões e não se distinguem à vista desarmada. Diz-se que têm textura afanítica, em que só ao microscópio petrográfico se podem observar os seus constituintes, ou textura vítrea em que não há individualização dos seus minerais, nem mesmo quando observados ao microscópio, como por exemplo, os vidros vulcânicos (obsidiana).
Corresponde ao tamanho, à cristalinidade e ao modo como os cristais estão organizados na rocha. É uma consequência das condições de consolidação do magma (lenta ao rápida).
É usual considerar dois tipos de textura:
1. Holocristalina- quando a rocha se encontra totalmente cristalina. 2. Vítrea- quando não se observam cristais, mesmo ao microscópio.
Durante o arrefecimento do magma, os minerais, que são essencialmente silicatos, não cristalizam todos ao mesmo tempo. Formam-se primeiramente os minerais de ponto de fusão mais elevado e depois os restantes.
Bowen, a partir de experiências laboratoriais, estabeleceu teoricamente a ordem segundo a qual se processa a formação dos principais minerais que constituem as rochas magmáticas, conforme Figura 14.
Fig.14 Cristalização fraccionada
Existem rochas que se formam em profundidades intermédias ou próximo à superfície nas quais se observam cristais mais desenvolvidos, fenocristais, dispersos numa matriz com textura afanítica. Diz-se que estas rochas apresentam textura porfírica.
Os minerais mais comuns nas rochas magmáticas são: • Quartzo;
• Feldspatos e plagioclases; • Feldspatóides (nefelina, leucite); • Micas (moscovite, biotite); • Piroxenas; Anfíbolas e Olivina.
Estes podem ser em cada caso essenciais, ou seja, são os que caracterizam a rocha que os contém, ou podem ser minerais meramente acessórios (que existindo numa rocha não afectam as características da mesma).
TEXTURA GRANULAR
Os minerais apresentam sensivelmente as mesmas dimensões
TEXTURA PORFIRÓIDE
No seio de uma massa mais fina ocorrem cristais bem desenvolvidos
TEXTURA PEGMATÍTICA
Os minerais da rocha apresentam-se em cristais de grandes dimensões
TEXTURA APLÍTICA
Os minerais apresentam-se em pequenos grãos quase invisíveis à vista desarmada
Quadro 1 – Quadro classificativo das principais rochas magmáticas em função dos minerais presentes e sua textura [Fonte: Instituto Geológico e Mineiro].
Fig.16 – tipos de texturas
Rochas
Magmáticas Principais Minerais
PLUTÓNICAS VULCÂNICAS Quartzo Feldspato potássico Feldspato Calco-sódico
Moscovite Biotite Anfíbola Piroxena Olivina
GRANITO RIÓLITO SIENITO TRAQUITO DIORITO ANDESITO GABRO BASALTO
minerais abundantes (essenciais) minerais pouco abundantes (acessórios) minerais raros (acessórios)
1.3.2. Cor das Rochas Magmáticas
Para a classificação das rochas magmáticas faz-se a distinção entre minerais mais claros, denominados de félsicos (quartzo, feldspatos) e minerais mais escuros, designados de máficos (biotite, piroxenas, anfíbolas e olivinas).
Quadro 2 – Quadro classificativo das principais rochas magmáticas em função dos minerais presentes e sua cor [Fonte: Instituto Geológico e Mineiro].
Rochas Leucocratas De cor clara, ricas em minerais félsicos e, portanto, pobres em máficos.
Ex. Granito, Riólito, Sienito, Traquito.
Rochas Mesocratas
De cor intermédia, com proporções aproximadas dos dois tipos de minerais.
Ex. Diorito, Andesito.
Rochas Melanocratas De cor escura, ricas em minerais máficos.
Ex. Gabro, Dolerito, Basalto.
Quadro 3 – Quadro classificativo das principais rochas magmáticas em função da amostra de mão [Fonte: Instituto Geológico e Mineiro].
Principais minerais
1.3.3. Composição química
A composição química é a percentagem de óxidos nos elementos que fazem parte dos minerais da rocha.
Existem 4 tipos de classificações de rochas consoante a composição química: 1. Ácidas – percentagem superior a 65% de sílica
2. Intermédias – percentagem entre 65% e 52% de sílica 3. Básicas – teor em sílica baixo
4. Ultra – básicas – percentagem de sílica inferior ou igual a 45%
Fig.17 – composição química das rochas magmáticas mais comuns
1.3.4. Principais rochas magmáticas Granitos
É a pedra mais divulgada e aparece em todo o norte do país, a norte do Tejo com excepção da orla costeira ocidental do Mondego até Aveiro.
É constituído essencialmente por quartzo, feldspato e mica. Os melhores granitos são os quartzosos, os granitos mecáceos são inconvenientes pois a mica altera-se. No granito temos a considerar o fenómeno de feldspatização que consiste na alteração do feldspato quando exposto ao ar húmido, dando origem a argilas, o que conduz a formação de saibro e barro a partir do granito.
Figura nº 18 – classificação simplificada das rochas magmáticas mais comuns
A variedade de granitos é bastante grande: desde granitos muito brandos de fácil alteração, devido a terem grandes quantidades de feldspato, com resistências à compressão de 100, 200 ou 300 Kg.cm2, até granitos muito vítreos com resistências à compressão na ordem dos 2000 Kg.cm2, usado para pavimentação. Esta classificação tem em conta não só a sua constituição, mas também o maior ou menor grau de alteração do feldspato. Os granitos têm grandes resistências à compressão, são fáceis de extrair e duráveis.
Como se viu, as resistências à compressão são muito variáveis, no entanto, quanto maior for essa resistência menor é a sua aplicação, pois o trabalho da mesma é difícil. Assim, usam-se frequentemente granitos de resistência média (cores claras). As aplicações do granito são variadas. Utilizam-se em alvenarias, que podem ser ou não argamassadas, e em cantarias, aqui as pedras têm as mesmas dimensões bem definidas e as faces são planas.
Temos também a pavimentação feita por lajes, no tempo dos Romanos, e, hoje em dia, por cubos ou paralelepípedos. Na pavimentação ainda se empregam sobre forma de cascalho,
sobre o qual se lança terra batida formando o “macadame”. Utilizam-se também no fabrico de inertes de betão.
Com o desaparecimento da cantaria, devido à utilização de betão armado e a falta de mão-de-obra especializada, surgiu a aplicação de granitos polidos, essencialmente para dar um aspecto estético a um edifício de betão e para que possa (em certa medida) rivalizar com os antigos edifícios de cantaria. É um material caro, pois os granitos destinados a serem polidos têm de ser importados.
Pórfiros
São pedras de afloramento localizados e com utilização local. Os pórfiros aparecem principalmente em Beja. São constituídos por feldspatos muito duros e raramente utilizados na construção. O pórfiro é utilizado polido na realização de elementos decorativos e tendo aplicações semelhantes aos mármores.
Basaltos
Trata-se de uma rocha vulcânica e por isso encontra-se principalmente nas ilhas, Madeira e Açores. Trata-se de uma chama muito dura, muito difícil de trabalhar. O seu emprego como brita nos betões não é aconselhável por não fazerem boa pega com as argamassas.
Tem grande aplicação na execução de tapetes betuminosos sob a forma de gravilha (aproveitando basaltos menos ácidos). Por isso, no Continente utiliza-se apenas em pavimentação. Nas ilhas também se usa como alvenaria, mas os resultados não têm sido famosos devido à sua má aderência com a argamassa.
1.4. Rochas Sedimentares
A génese de sedimentos, isto é, a formação de produtos resultantes da alteração das rochas preexistentes, pertence ao conjunto de processos que ocorrem à superfície da crosta. Sob determinadas condições, estes sedimentos podem vir a formar rochas, chamadas rochas sedimentares.
substâncias, quer ainda de material correspondente a conchas, esqueletos, espículas de organismos mortos.
Estas rochas constituem uma fina película na crusta terrestre, cuja espessura raramente ultrapassa os 2 Km, cobrindo, no entanto, cerca de 80% da superfície do planeta e constituindo a maioria das suas paisagens.
As rochas sedimentares sofrem um longo processo de transformações, que se inicia com a alteração e termina na diagénese ou litificação.
1.4.1. Ciclo Sedimentar
Alteração ou Meteorização: Processo pelo qual as rochas perdem as características
físico-químicas originais.
As rochas da superfície terrestre estão a ser continuamente alteradas por agentes naturais, como a água, os gases atmosféricos, a acção dos seres vivos e as variações de temperatura. Os produtos resultantes da alteração podem ser detríticos (ex.: pedras soltas, areia, fracção fina dos solos) ou dissolverem-se na água.
Erosão: Fenómeno de desgaste dos materiais rochosos por acção das águas, vento e seres
vivos.
Quase simultaneamente com a alteração das rochas dá-se a sua erosão, que é o processo de arrancar e deslocar os materiais rochosos previamente alterados.
Transporte: Movimento dos materiais resultantes da erosão, pela acção da água, do vento e
da força da gravidade.
O transporte desses elementos soltos é providenciado por diversos agentes, como as águas dos rios e o vento, acumulando-se em lugares favoráveis, como por exemplo, rios, lagos, lagoas, praias e fundos oceânicos, dando-se a sedimentação desses materiais. Se o agente de transporte é a água, durante a sedimentação também podem depositar-se por precipitação
química as substâncias dissolvidas na mesma, dando origem a rochas sedimentares de origem quimiogénica, como é o caso do gesso e do salgema.
Sedimentação: Processo de deposição dos sedimentos previamente erodidos e transportados.
Também poderão sedimentar restos de conchas, carapaças e esqueletos de animais mortos, se estes existirem no local de acumulação ou nas proximidades, como numa praia ou num lago.
Fig.19 – Ciclo sedimentar
1.4.2. Agentes de Erosão
Normalmente, os agentes de erosão são também agentes de transporte e sedimentação, pois estes processos podem ocorrer simultaneamente. A estes dá-se o nome de Agentes de Erosão, Transporte e Sedimentação, sendo os mais importantes:
• A força da gravidade.
Em resumo, na sedimentação podem participar isolados ou em conjunto, detritos ou clastos arrancados a rochas preexistentes, substâncias dissolvidas nas águas e sedimentos de origem orgânica.
Diagénese
Diagénese: Conjunto de processos situados entre a sedimentação e o metamorfismo, que
actuam sobre os sedimentos provocando a sua compactação e formação de rochas mais consistentes.
Depois da sedimentação, inicia-se o último processo por que passam os sedimentos, antes da formação das verdadeiras rochas sedimentares: a Diagénese. Começa com a redução de volume dos sedimentos, devido ao próprio peso dos sedimentos que se vão depositando por cima. Nos sedimentos mais profundos vão-se reduzindo os espaços vazios e estes começam a agregar-se e a compactar. Com a compactação, os sedimentos tornam-se mais resistentes adquirindo um aspecto de rocha.
Fig. 20- Formação das rochas sedimentares [Fonte: Terra planeta ”vivo”,
http://domingos.home.sapo.pt/index.html].
Associada à compactação dos sedimentos, decorre o processo de cimentação que consiste no aparecimento de uma matriz, ou seja, um material muito fino entre os grãos dos sedimentos. Este material também pode ser um cimento resultante da precipitação de substâncias, geralmente carbonato ou sílica, conferindo uma maior consistência.
Nos sedimentos mais profundos podem existir modificações nos minerais e alterações químicas, com trocas de substâncias entre as rochas e as soluções que circulam em volta, dando origem a novos minerais designados de neoformação.
1.4.3. Classificação das Rochas Sedimentares
A classificação das rochas sedimentares pode ser feita com base em vários critérios.
Num deles esta distinção é realizada consoante a origem dos sedimentos que as constituem, classificando-se as rochas sedimentares em três grupos principais.
O esquema que apresentamos subdivide as rochas sedimentares em três grandes grupos: • (S) Siliciclastos (fragmentos silicatados e grãos associados);
• (A) Aloquímicos;
• (P) Precipitados químicos e bioquímicos.
Fig. 21 - Esquema de classificação das Rochas Sedimentares segundo a origem dos sedimentos [Fonte: Terra planeta ”vivo”, http://domingos.home.sapo.pt/index.html].
• Rochas Sedimentares Detríticas;
• Rochas Quimiobiogénicas ou Organogénicas; • Rochas Quimiogénicas.
Rochas Sedimentares Detríticas
São rochas cuja componente predominante são os detritos de rochas preexistentes, resultantes sobretudo da alteração e erosão que actuaram sobre essas mesmas rochas.
Podem dividir-se em dois grandes grupos:
1. Rochas sedimentares detríticas móveis (como exemplo, os calhaus, areias, argilas e os silites);
2. Rochas sedimentares detríticas consolidadas (caso dos conglomerados, brechas, arenitos, siltitos e dos argilitos);
Quadro 4 – Designação quanto ao tamanho dos sedimentos.
Tipo de Rocha Tamanho Dimensão Rochas Móveis
Rochas Consolidadas Brechas, Conglomerados Arenitos Siltitos Argilitos Balastros > 2 mm Cascalheiras Areias 2 - 1/16 mm Areias Siltes 1/16 - 1/256 mm Siltes Argilas < 1/256 mm Argilas
Rochas Quimiobiogénicas ou Organogénicas
Resultam da acumulação de organismos depois de mortos ou de detritos da sua actividade. A esses restos de organismos preservados nas rochas chamam-se fósseis, sendo um exemplo desta rocha o diatomito que é constituída, essencialmente, por carapaças de diatomáceas. As rochas fossíliferas mais comuns são os calcários fossilíferos, que resultam da precipitação de carbonato de cálcio que vai cimentar e consolidar restos de animais.
Rochas Quimiogénicas
Resultam da precipitação a partir de substâncias dissolvidas na água que poderão através dela serem transportadas a longas distâncias.
A precipitação dos produtos que irão dar origem a estas rochas, dá-se em condições químicas e de temperatura que não permitem que a água continue a transportá-los. Formam-se, então, rochas de precipitação química como, por exemplo, as estalactites, calcário comum e o sílex.
Fig. 22 - Esquema simplificado de um modelado cársico numa formação calcária, resultante da acção dissolvente da água [Fonte: Terra planeta ”vivo”, http://domingos.home.sapo.pt/index.html]:
A - Dolina; B - Campos de lapiás; C - Gruta com rio subterrâneo; D - Estalagmite; E - Estalactite; F - Algar; G - Exsurgência.
O processo mais comum de precipitação é a evaporação, verificado no caso das rochas evaporíticas. Originam-se por precipitação de sais quando se dá a evaporação das águas que os contêm em solução, como exemplos temos o gesso e a halite (sal de cozinha).
Fig. 23 - Aspecto de uma gruta numa formação calcária, mostrando as estalagmites e estalactites [Fonte: Terra planeta ”vivo”, http://domingos.home.sapo.pt/index.html].
1.4.4. Principais Rochas Sedimentares
Resultam da deposição ou precipitação de substâncias e posterior consolidação dando origem a estratos. São rochas anisotrópicas pois têm propriedades muito diferentes segundo a direcção que se considera. Se considerarmos por exemplo a direcção dos estratos e a direcção perpendicular a eles as propriedades numa e noutra direcção variam radicalmente. Como exemplo deste tipo de rochas temos os calcários e o grés.
Calcário
Aparece no sul do Tejo e nas zonas de excepção do granito. O calcário é formado por Carbonato de Cálcio (CaCO3).
Juntamente com o granito é a perda mais utilizada no nosso país. É uma perda branca com dureza muito variável, desde muito brandas até muito duras.
O calcário tem um inconveniente – é uma pedra geladiça, isto é, é uma rocha que fractura por influência da compressão provocada pelo aumento do volume da água quando gela. Este fenómeno designa-se por gelavidez.
A pedra calcária ainda se utiliza como matéria-prima para o fabrico de cimento, juntamente com argila, e no fabrico de ligantes hidráulicos. O calcário brando trabalha-se muito facilmente e foi utilizado em vários monumentos.
Temos assim que o calcário, nas suas variedades muito duras, tem as mesmas aplicações que o granito.
Emprega-se como pedra de cantaria em janelas e portas, como pedra decorativa ou ainda, após britagem, como inertes para argamassas. Assim, os calcários duros são utilizados para alvenarias e cantarias, pedra para pavimentação e como inertes para betão.
Uma grande variedade em revestimentos decorativos é o Lioz (Pero Pinheiro). Também outras variedades como o semi-rígido (calcário branco baço) o Moleano (cor creme com incrustações pontoais e regularmente distribuídas) e o Moca-creme (cor creme com riscas cinzentos onduladas e esbatidas, distribuídas irregularmente) são muito usados.
Grés
São constituídos por grãos de sílica que foram aglomerados por um cimento natural, de constituição siliciosa, argilosa ou calcária, dando assim origem respectivamente ao grés silicioso, argiloso ou calcário. Os grés siliciosos são muito duros e não se utilizam na construção. Os grés argilosos são muito moles e também não se utilizam.
Os grés calcários são muito porosos sendo, portanto, bons condutores da humidade e só devem ser utilizados em construções de exteriores, por exemplo soleiras de portas. Os grés encontram-se sobretudo na Serra da Lousã e tem utilização local.
1.5. Rochas Metamórficas
Metamorfismo:
É o conjunto das transformações e das reacções que uma rocha sofre quando é sujeita a condições de pressão e temperatura diferentes das que presidiram à sua génese.
As rochas metamórficas geralmente resultam da transformação de rochas pré-existentes. Estas transformações decorrem quando essas rochas atingem grandes profundidades ou quando são encaixantes nas intrusões magmáticas, sem contudo passarem pelo estado de fusão. Nestes casos, devido às novas condições de pressão e de temperatura, diferentes das que presidiram à sua génese, estas vão sofrer alterações nas suas características originais.
Essas modificações consistem, essencialmente, nos reajustamentos mineralógicos e texturais das rochas, em consequência das novas condições físico-químicas, nomeadamente de pressão e temperatura do meio. Mas outros factores também são muito importantes no metamorfismo, como é o caso da acção dos fluidos e do tempo.
Todos estes factores não actuam conjuntamente e com a mesma intensidade, falando-se de diferentes tipos e intensidade de metamorfismo.
Quanto maiores forem a temperatura e pressão maior será a intensidade do metamorfismo e maiores vão sendo as transformações das rochas, até chegar a um ponto chamado de ultra-metamorfismo, que faz a transição para o ambiente magmático. Inversamente, variações muito pequenas de temperatura e pressão induzem transformações menos acentuadas das rochas, podendo facilmente concluir-se qual a rocha inicial metamorfizada.
Geralmente estas rochas são deformadas, apresentando foliação e xistosidade. A xistosidade é evidenciada pela facilidade com que a rocha se destaca em lâminas, como é exemplo o xisto. A foliação é evidenciada por bandas alternadas de minerais claros e minerais escuros e/ou pela orientação preferencial dos minerais que as constituem.
O metamorfismo encontra-se frequentemente associado à formação de cadeias montanhosas e diz-se que o metamorfismo é do tipo "regional", pois afecta grandes quantidades de rochas com espessura e superfície consideráveis, está normalmente associado à orogénese.
Mas as rochas metamórficas também poderão resultar das alterações térmicas que as rochas encaixantes sofrem, quando se dão as intrusões de maciços magmáticos. Fala-se então de metamorfismo de contacto, afectando apenas as rochas envolventes do maciço. A transformação da rocha ocorre na vizinhança de uma intrusão magmática. A temperatura e os fluídos deverão ser os factores de metamorfismo dominantes.
como consequência uma resposta da rocha que terá que se adaptar às novas condições, podendo alterar a sua textura e os seus minerais constituintes passando a possuir outros mais estáveis nas condições actuais.
Alguns destes novos minerais permitem avaliar as condições de pressão e temperatura a que as rochas estiveram sujeitas e designam-se por minerais-índice ou tipomorfos, como, por exemplo, a estaurolite e silimanite e dizem-se também minerais característicos do ambiente metamórfico.
Fig. 24 – Diversos tipos de metamorfismo [Fonte: Terra planeta ”vivo”,
1.5.1. Principais tipos de Rochas Metamórficas
Fig. 24 – Principais tipos de rochas metamórficas [Fonte: Instituto Geológico e Mineiro].
Xisto
Caracteriza-se por apresentar uma textura formada por uma série de planos. Os minerais que o constituem são em geral filosilicatos, (ex.: Biotite e Clorite) e apresentam dimensões tão reduzidas que não se distinguem a olho nu. Distinguem-se das Ardósias por os planos de xistosidade terem maior brilho. Resultam essencialmente da transformação de rochas argilosas.
Aparecem em Trás-os-Montes e Beiras. Resultam da metamorfização das argilas que endurecem e tomam um aspecto lamelar.
Utiliza-se em alvenarias, mas é uma má alvenaria pois a facilidade com que ela parte, segundo determinadas direcções, obriga à aplicação de muita argamassa. È muito difícil obter pedras com a forma desejada. Raramente se utiliza no fabrico de betões (sem ensaio prévio) pois alguns xistos reagem com os cimentos e provoca diminuições no volume e resistência do betão.
A ardósia, uma variedade de xistos, caracteriza-se, também, por apresentar uma série de planos, muito bem definidos, que se sobrepõem uns aos outros. Os minerais que o constituem são em geral minerais de argila e apresentam dimensões tão reduzidas que não se distinguem a olho nu. Por vezes, contêm fósseis.
Aplica-se como material de cobertura. Trata-se de um material de utilização normalmente restringida ao local onde aparece, pois nas outras regiões não pode competir com a telha clássica, dado que fica cara a sua aplicação devido ao transporte. Além disso exige um tablado sobre o qual se aplica, o que dificulta a sua utilização.
Como é leve é facilmente levantada pelo vento, o que implica que os telhados tenham que ter maior inclinação.
Os soletos de ardósia são muito utilizados em Inglaterra e outros países onde a parte junto ao telhado é muitas vezes utilizada como habitação.
Estes soletos isolam melhor a habitação da humidade que as telhas, pois enquanto que estas absorvem 12% do seu peso em humidade, a ardósia absorve apenas 1%, daí também ser muito utilizada em reservatórios de água e bancas de cozinha (os melhores e mais compactos betões dificilmente atingem um absorção tão baixa).
As ardósias são facilmente trabalhadas, moldadas e pintadas.
A ardósia tem a particularidade de quando submetida a temperaturas superiores a 800ºC, os seus interstícios aumentarem de volume, enchendo-se de ar. Por outro lado, se conseguirmos que a ardósia fique vitrificada ela manterá esta estrutura, pois que o ar não sai, dando origem à chamada ardósia expandida.
Esta ardósia é um material leve e de bom isolamento térmico e acústico. Aplica-se no fabrico de betões leves. O pó de ardósia também é utilizado no fabrico de tintas.
Gnaisses
Frequentemente derivado de rochas ricas de quartzo e feldspato. Os minerais encontram-se todos recristalizados e dispostos segundo faixas mais ou menos paralelas, formando bandas alternadas, claras e escuras. Regra geral os grãos apresentam uma forma arredondada ou
Quartzitos
Rocha essencialmente constituída por grãos de quartzo resultantes da recristalização de arenitos siliciosos. Por norma apresenta tonalidades claras.
Mármores
Rocha resultante da recristalização de calcários ou dolomias. Distinguindo-se destas rochas pela dimensão dos grãos de calcite, visíveis à vista desarmada, e pelo seu brilho. Pedra abundante em Portugal. Adquire polimento com facilidade e emprega-se no revestimento de paredes, pavimentos, etc.
1.5.2. Sequências Metamórficas
Considera-se como sequência metamórfica o conjunto de rochas derivadas de mesmo tipo de rocha original, correspondentes a sucessivos graus crescentes de metamorfismo (Instituto Geológico e Mineiro).
Sequência Argilosa - Originada a partir de argilitos ou de siltitos é representada pela sucessão:
ARDÓSIA Ö FILÁDIOS Ö MICAXISTOS Ö GNAISSES
Sequência Básica - Originada a partir de basaltos, gabros, etc. É representada pela sucessão:
XISTOS VERDES Ö ANFIBOLITOS
Sequência Quartzo-feldspática - Originada a partir de rochas graníticas e riolíticas, mostra os seguintes termos:
GNAISSES Ö MIGMATITOS
CALCÁRIOS Ö MÁRMORES
Sequência Carbonácea - Desenvolvida a partir de carvões fósseis, é representada por:
ANTRACITE Ö GRAFITE
1.5.3. Estrutura
Existem 2 tipos de texturas:
1. Foliada – apresenta minerais orientados perpendicularmente à direcção da força compressiva, dando um aspecto laminado;
2. Não foliada – não evidencia orientações dos seus constituintes
1.5.4 Textura
Existem 5 tipos de texturas:
1. Granoblástica – caracteriza-se por apresentar cristais de dimensões semelhantes 2. Lepidoblástica – os cristais predominantes na rocha são lamelares, do tipo das micas; 3. Nematoblástica – textura onde predominam os minerais alongados e fibrosos;
4. Porfiroblástica – caracterizada por apresentar alguns cristais mais desenvolvidos em relação aos restantes constituintes.
2. Propriedades das pedras naturais
Dada a sua origem e o modo de formação bastante diverso, as pedras apresentam características bem diferentes que permitem a sua distinção e determinam a sua posterior utilização em obra.
Essas características são de três tipos: mecânicas, físicas e químicas.
Assume o seu conhecimento particular importância, quer para as operações de extracção e transformação, quer para uma correcta selecção nas suas utilizações. Abordam-se seguidamente estas características particularizando o seu estudo em certos casos de maior interesse. Assim, embora muitas sejam as propriedades que as pedras naturais possuem ou que se desejam, passando-se a expor apenas as mais significativas.
2.1. Resistência mecânica das pedras naturais
As propriedades de resistência a f1exão, ao corte e à tracção para uma pedra têm pouca importância e consideram-se geralmente nulas.
Interessam essencialmente as resistências à compressão e ao desgaste. Na verdade, o papel da pedra na construção é, sobretudo, de resistir a compressão e ao desgaste.
2.1.1. Resistência à compressão
É, pelas razões já apontadas, a mais importante. Muito embora a aplicação da pedras naturais ser cada vez mais ornamental, pelo que outras características vão sobressaindo.
Essa resistência varia com o efeito de cintagem, podendo-se para a mesma pedra encontrar valores distintos devido a este factor. Por isso é que se utilizam altos coeficientes de segurança para as pedras, podendo atingir o valor de 10.
Em regra, quanto mais densa é a pedra maior é a sua resistência à compressão. Existindo uma fórmula que relaciona a resistência com a densidade aparente, nos calcários. Também esta resistência depende do grau de humidade. Quanto mais saturada está a pedra menor é a sua resistência. Caso dos calcários, que quanto mais geladiça for a pedra menor é a resistência.
Como fórmula que pretende aferir do índice de qualidade da pedra a este factor, temos: Resistência seca / Resistência húmida
No caso dos calcários, se este quociente for menor que 1,6 a pedra considera-se geladiça. Portanto, este quociente também caracteriza o grau de geladicidade da pedra. Por exemplo, num granito a Resistência seca / Resistência húmida variam de 1,05 a 1,10.
2.1.2. Resistência ao funcionamento
Tomemos um provete e coloquemos sobre ele uma pastilha de aço a que se aplica uma força. A área tende a expandir-se lateralmente, pois está sendo comprimida. Essa expansão está impedida e aumenta assim a resistência.
Por outro lado, há ainda a considerar a resistência ao corte do provete. Assim, a resistência vem nesse ponto muito aumentada em relação a resistência da pedra quando a força é exercida em toda a área (quase triplicada).
Se comprimirmos um provete numa área reduzida a tensão de rotura é maior do que se o comprimirmos em toda superfície.
Se uma pedra está nestas condições podemos dar-lhe um coeficiente de segurança mais baixo.
2.1.3. Resistência a tracção, flexão e ao corte
A resistência a f1exão é da ordem de 15% da resistência à compressão. A resistência ao corte e à tracção é cerca do 5% da resistência a compressão.
Estas três resistências são muito pequenas e podem mesmo não se chegarem a desenvolver. Por exemplo as pedras fissuradas não podem suportar tais esforços. Devido a isto na prática escolhem-se formas construtivas adequadas apenas ao exercício de esforços de compressão.
2.1.4. Resistência ao desgaste
A resistência ao desgaste tem particular importância para as pedras aplicadas no fabrico de betões e em locais de circulação intensa, ficando assim sujeitas a solicitações de abrasão frequente, como ladrilhos, lajetas de pavimentos, cobertores de degraus, etc.
O desgaste influi não só na perda de espessura/peso dos elementos, como na manutenção do seu brilho e mesmo visibilidade da sua matriz decorativa, sendo um parâmetro essencial na aferição de desempenho de uma pedra natural.
2.1.5. Resistência ao esmagamento
É a propriedade que mede a dificuldade em esmagar uma pedra natural por acção de forças transversais à mesma, sendo medida pela quantidade de material friável. Entende-se por partículas friáveis aquelas que se esmagam quando apertadas entre os dedos.
2.1.6. Resistência ao choque
Trata-se de uma importantes propriedade a ser quantificada nas pedras naturais, dado que as mesmas estão frequentemente sujeitas a acções dinâmicas, ainda que baixa intensidade. Associada directamente a grandezas como a fractura, a resistência ao choque é de primordial importância em elementos sujeitos a acções externas com significados, como o trânsito de viaturas e mesmo pessoas.
Características distintas das pedras naturais
2.2. Características físicas
Dentre as características físicas que maior relevância apresentam na análise duma pedra natural, como material de construção, contam-se:
1. Estrutura e textura; 2. Fractura;
3. Homogeneidade; 4. Dureza;
5. Aderência aos ligantes; 6. Densidade;
8. Porosidade; 9. Permeabilidade; 10. Higroscopicidade; 11. Gelividade; 12. Baridade; 13. Condutibilidade térmica. 2.2.1. Estrutura e textura
Estas propriedades, sendo bem distintas, são correntemente confundidas de modo incorrecto. Assim, enquanto que a textura diz respeito, principalmente, às dimensões forma e arranjo dos materiais constituintes e à existência ou não de matéria vítrea (donde os tipos fundamentais de textura: holocristalina e vítrea), a estrutura refere-se essencialmente ao sistema, mais ou menos ordenado, formado pelas diacláses e juntas do maciço rochoso (dando, então, lugar aos tipos de estrutura: laminar, em bancos, colunar, estratificada, etc).
As estruturas e a textura das pedras são propriedades deveras interessantes uma vez que permitem uma avaliação preliminar das restantes propriedades, dado que influem sobre as qualidades de resistência mecânicas, homogeneidade, porosidade, clivagem e/ou fractura, etc. Dando-nos, também, uma ideia sobre a trabalhabilidade da pedra e sua aderência às argamassas.
Todavia somente uma longa prática de laboratório permite a classificação adequada, bem como o extrair as ilações daí resultantes.
Está relacionada com o aspecto granular da pedra. Assim se classificam por exemplo os granitos em grão fino, médio, grosso, etc. O granito grão fino é fácil de trabalhar e adere bem às argamassas.
2.2.2. Fractura
O exame destas superfícies permite reconhecer os constituintes da pedra e a sua forma de agregação, bem ainda como o grau de dificuldade da sua lavra.
É uma característica estreitamente ligada às anteriores e considera-se inútil mencionar as suas classificações, dado que anteriormente se referiu, ser indispensável uma larga prática de laboratório para o seu conhecimento e correcto emprego.
2.2.3. Homogeneidade
A homogeneidade é uma característica essencial do ponto de vista da utilização da pedra como material construtivo, no seu estado natural, dado ser sempre preferível o recurso a dade, sateriais homogéneos – ou heterogéneos, mas com características bem definidas – do que a materiais com heterogeneidade provenientes de defeitos de constituição.
Na verdade, se uma pedra for homogénea podemos contar com as mesmas propriedades qualquer que seja a zona em estudo. Se não houver homogeneidade não podemos, por exemplo, contar com a mesma resistência mecânica em todos os pontos.
Assim, merece normalmente preferência uma pedra homogénea e de qualidade média a uma outra com melhores qualidades de resistências mas que apresente irregularidades de constituição e estrutura.
Uma pedra homogénea não deve apresentar:
• Veios ( fissuras delgadas preenchidas por matéria mole); • Nódos brandos;
• Crostas (matéria branda que separa normalmente os leitos de pedreiras); • Geodes (cavidades preenchidas com matéria cristalizada).
A homogeneidade da pedra pode verificar-se percutindo-a com um martelo: um som claro indica que a pedra deve ser isenta de defeitos; um som cavo significa o contrário.
Por outro lado, uma pedra é de boa qualidade se a sua rotura – por percussão com o martelo – se dá com projecção, mais ou menos violenta, das partículas; e de má qualidade se se esboroa em pequenos grãos.
