Engenharia
Civil
Centro Universitário Luterano de Palmas CEULP / ULBRA
Departamento de Engenharia Civil - DEC
GEOLOGIA APLICADA A
OBRAS CIVIS
Prof. Msc. Roberta Mara
AULA 2
ROCHAS
NÃO CONFUNDA ROCHA COM MINERAL!!
Os minerais possuem uma estrutura homogênea e
propriedades físico-químicas constantes.
As rochas, por sua vez, não possuem uma
composição unitária nem tampouco uma fórmula
química definida.
Rochas
As rochas são associações compatíveis e estáveis de um ou mais minerais. O estudo das rochas pode ter vários fins, pode fazer-se um estudo das rochas como fontes ou reservatórios de matérias-primas (minérios, materiais de construção, combustíveis fósseis, águas subterrâneas, etc.), ou podem estudar-se com fins científicos, com vista a conhecer melhor o nosso planeta, já que as rochas são o testemunho mais importante da história da Terra e dão-nos ainda bases para conhecer a história do Sistema Solar
Ambientes de Formação das Rochas
Os três grandes ambientes geológicos geradores de rochas, também ditos petrogênicos são:
• Ambiente magmático; • Ambiente sedimentar; • 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.
a) Ambiente Magmático
O ambiente magmático caracteriza-se geralmente por:
i.
Temperaturas elevadas (acima dos 800ºC);
ii. 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 reflete as
diferentes profundidades a que pode ocorrer;
iii. Variações de composição química, considerada restrita em
comparação com ou outros ambientes.
b) Ambiente Sedimentar
É praticamente o ambiente existente à superfície da Terra,
caracteriza-se por:
i.
Baixos valores de temperatura e pressão;
ii. Grande variabilidade na composição química dos
materiais;
iii. Proporcionar grandes transformações químicas, tais
como a oxidação, carbonatação, hidrólise e a hidratação.
c) Ambiente Metamórfico.
É caracterizada 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 Contato, ou essencialmente dinâmico - Metamorfismo
Regional estreitamente ligado com a formação das cadeias
montanhosas.
Quanto à temperatura os valores não excedem, em regra, os
800ºC (valor que marca o início da fusão de parte dos minerais,
isto é o começo do magmatismo). O ambiente metamórfico tem
assim lugar em meio essencialmente sólido.
2. 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 ciclos menores, 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.
Ciclo das Rochas
1. Os sedimentos são sujeitos a
processos físico-químicos que
conduzem à formação de rochas sedimentares. À medida que estas rochas ou os sedimentos, vão atingindo zonas mais profundas da litosfera, a temperatura e a pressão aumentam dando-se então inicio a processos metamórficos com geração de rochas metamórficas.
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 aonde vai arrefecendo, consoante o arrefecimento se processa de uma forma lenta ou rápida, as rochas que se vão formar apresentam características texturais diferentes.
O magma poderá ainda subir para níveis mais superficiais, sob a forma de filões, diques, soleiras, etc, ou poderá mesmo sair diretamente para o exterior por processos de vulcanismo.
i. Rochas Plutônicas ou Intrusivas
Resultam do arrefecimento e cristalização lenta do magma em profundidade, os minerais que se vão formar apresentam dimensões consideráveis, sendo facilmente visíveis à vista desarmada. Um exemplo deste tipo de rochas são os granitos.
ii. Rochas Vulcânicas ou Extrusivas
Quando a consolidação do magma é feito à superfície ou muito perto dela, as rochas designam-se vulcânicas. Estas rochas resultam do arrefecimento muito rápido do magma, visto a temperatura da superfície ser bastante inferior à temperatura a que se encontrava o magma, assim, os minerais não têm 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.
Rochas magmáticas ou ígneas
De acordo com a profundidade a que o magma solidifica classificam-se as rochas em:
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 caracterizam a rocha que os contém, ou podem ser minerais acessórios, que existindo numa rocha não afetam as características da mesma.
Quadro classificativo das principais rochas magmáticas em função dos minerais presentes:
Rochas magmáticas ou ígneas
Aplicações
O granito é a rocha mais empregada na construção civil.
Usos do granito: blocos p/pedestal de monumentos, alicerce, muros e meio-fios, paralelepípedos e pedras irregulares p/ pavimentação, brita p/concreto e pavimentação, placas p/revestimentos. Depósitos de areia em regiões graníticas.
O basalto tem utilização maior como brita.
Porque não há depósitos de areia em regiões de basalto?
Solos graníticos são constituídos de grãos de quartzo e argila.
Com isso, são excelentes materiais para construção de aterros pois aliam as duas componentes de resistência dos solos: ângulo de atrito devido aos grãos e coesão derivada das argilas. Esses solos tem pouca deformabilidade e média permeabilidade.
Solos basálticos são mais argilosos e não oferecem as mesmas características de resistência embora tenham baixa permeabilidade. Isso origina a execução de aterros com paredes de menor verticalidade, taludes mais inclinados aumentando seu custo.
Aterros
Rochas magmáticas ou ígneas Aplicações
SOLOS PROVENIENTES DE BASALTO POSSUEM GRÃOS PURAMENTE ARGILOSOS, RESISITINDO SOMENTE À COESÃO
Rochas graníticas fornecem brita de forma cubóide, ideal para
uso em base de estradas devido a sua elevada resistência a
compressão e ao desgaste. As restrições ficam por conta da
pouca adesividade do asfalto em relação ao quartzo (uso de
aditivos químicos).
Basaltos fornecem britas de formato lamelar devido ao intenso
diaclasamento dessas rochas diminuindo sua resistência.
Rochas magmáticas ou ígneas Aplicações
ESTRADAS:
AS ROCHAS GRANÍTICAS TÊM A GRANDE VANTAGEM DE FORNECER FRAGMENTOS DE BRITA DE FORMA CUBÓIDE, IDEAIS PARA O EMPREGO EM BASES DE ESTRADAS, FACE À ELEVADA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO E AO
DESGASTE QUE A ELAS CONFERE
ROCHAS ÌGNEAS USADAS NA ENGENHARIA
O PAVIMENTO É UMA ESTRUTURA
CONSTRUÍDA APÓS A TERRAPLENAGEM E DESTINADA, ECONÔMICA E SIMULTANEAMENTE, EM SEU CONJUNTO A: - RESISTIR E DISTRIBUIR AO SUBLEITO OS ESFORÇOS VERTICAIS E HORIZONTAIS PRODUZIDOS PELO TRÁFEGO;
- MELHORAR AS CONDIÇÕES DE ROLAMENTO E
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 freqüentemente associado à
formação de cadeias montanhosas e diz-se que o metamorfismo
é do tipo "regional", pois afeta grandes quantidades de rochas
com espessura e superfície consideráveis. 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, afetando apenas as rochas envolventes do maciço.
A rocha metamórfica é a rocha resultante de um processo de
alteração das condições originais que presidiram à sua gênese.
Esta alteração das condições do meio vai ter como conseqüência
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.
As rochas sedimentares resultam do transporte, acumulação e consolidação dos sedimentos, provenientes, quer da erosão de rochas preexistentes, quer da precipitação química de substâncias, quer de material correspondente a conchas, esqueletos, espículas de organismos mortos.
Estas, constituem uma fina película, cuja espessura raramente ultrapassa os 2Km, cobrindo no entanto cerca de 80% da superfície do planeta, 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.
LITIFICAÇÃO
LITIFICAÇÃO (DIAGÊNESE): ÚLTIMO PROCESSO QUE OCORRE NA
FORMAÇÃO DAS ROCHAS SEDIMENTARES. O PROCESSO É DIVIDO EM:
CIMENTAÇÃO: CRISTALIZAÇÃO DE MATERIAL CARREADO PELA ÁGUA QUE PERCOLA PELOS VAZIOS DO SEDIMENTO (ESPAÇO DE VAZIOS DEIXADOS PELAS PARTÍCULAS SÓLIDAS), PREENCHENDO-OS E DANDO COESÃO AO MATERIAL;
COMPACTAÇÃO: COMPRESSÃO DOS SEDIMENTOS DEVIDO AO PESO DAQUELES SOBREPOSTOS, HAVENDO GRADUAL DIMINUIÇÃO DA POROSIDADE (REDUÇÃO DOS VAZIOS);
CONDIÇÕES NECESSÁRIAS PARA A FORMAÇÃO DE UMA ROCHA SEDIMENTAR
1. PRÉ-EXISTÊNCIA DE ROCHAS;
2. PRESENÇA DE AGENTES MÓVEIS OU IMÓVEIS QUE DESAGREGUEM
OU DESINTEGREM AQUELAS ROCHAS;
3. PRESENÇA DE AGENTE TRANSPORTADOR DOS SEDIMENTOS;
4. DEPOSIÇÃO DESSE MATERIAL EM UMA BACIA DE ACUMULAÇÃO,
5. CONSOLIDAÇÃO DESSES SEDIMENTOS;
-DIAGÊNESE – TRANSFORMAÇÃO DO SEDIMENTO EM ROCHAS
DEFINITIVAS.
6. AS ÁREAS DE OCORRÊNCIA SÃO DENOMINADAS BACIAS SEDIMENTARES.
EXEMPLOS: BACIA SEDIMENTAR DO PARANÁ, BACIA SEDIMENTAR DE SÃO PAULO...
1. Como surgiu a areia utilizada na construção de casas e
prédios? Em quais lugares da natureza mais encontramos
a areia?
Deve se levar em consideração o conceito de rocha sedimentar detrítica e que ao sofrer a ação dos ventos, da água e do sol, foi se desmanchando, dando origem ao solo arenoso. Os próprios solos por onde pisamos são resultado do intemperismo existente sobre os diversos tipos de rochas, dando oriem a diferentes tipos de solos, desde o arenoso até o argiloso.
2. Como surgiram os cascalhos utilizados em construções,
em estradas? Em quais lugares da natureza mais
encontramos o cascalho(seixos)?
o conceito de rocha sedimentar detrítica e que ao sofrer forte ação das águas, foi desgastando a rocha original com a passagem da água seja em correnteza ou rolando as pedras, gerando um formato um pouco arredondado ao cascalho, dando origem à cascalheira.
Uma outra formação de cascalho se dá pela forte variação da
temperatura entre o frio e o quente, gerando cascalhos com
formas mais angulares do que arredondados.
3. Como surgiu a argila utilizada para artesanatos e
fabricação de tijolos? Em quais lugares da natureza mais
encontramos a argila?
o conceito de rocha sedimentar detrítica e que a areia/solos ao sofrerem a ação intensa de ambiente aquoso foi dando origem ao solo argiloso. As argilas podem ter texturas e colorações diferentes, conforme a origem das rochas advindas.
4. Você conhece algum tipo de rocha (pedra) que se parece com grãos
de areias ou camadas de areia? Elas são utilizadas para alguma
coisa?
o conceito de rocha sedimentar resultante da acumulação de solos durante milhares de anos. Estas rochas, como os arenitos, são muito utilizadas em revestimentos de paredes e calçadas.
5. Como surgiram a cal e o cimento utilizados nas construções e
acabamentos e o calcário utilizado na agricultura? Em quais lugares
da natureza são encontrados estes minerais?
o conceito de rocha sedimentar química ou orgânica e que os calcários são rochas resultantes da decomposição de minerais e matérias orgânicas que se mineralizaram ao longo de milhares de anos, os calcários possuem diversas colorações e propriedades minerais, conforme a formação rochosa a que pertencem.
Mostra de rocha sedimentar utilizada na produção de cimento
FATORES CONDICIONANTES DA OCORRÊNCIA DE
PETRÓLEO EM BACIAS SEDIMENTARES
A FORMAÇÃO DE UMA ACUMULAÇÃO DE PETRÓLEO EM UMA BACIA SEDIMENTAR REQUER A ASSOCIAÇÃO DE UMA SÉRIE DE FATORES:
1. A EXISTÊNCIA DE ROCHAS RICAS EM MATÉRIA ORGÂNICA, DENOMINADA DE ROCHAS GERADORAS;
2. AS ROCHAS GERADORAS DEVEM SER SUBMETIDAS ÀS CONDIÇÕES ADEQUADAS (TEMPO E TEMPERATURA) PARA A GERAÇÃO DO PETRÓLEO;
3. A EXISTÊNCIA DE UMA ROCHA COM POROSIDADE E PERMEABILIDADE
NECESSÁRIA À ACUMULÇAO E PRODUÇÃO DO PETRÓLEO,
