Geologia e Engenharia: Fundamentos, Rochas e Solos

Geologia: Conceitos Fundamentais

Geologia: Ciência que engloba todo o estudo da Terra.

Geologia Física: Estuda a composição da Terra em termos dos materiais que a compõem, ou seja, rochas e minerais.

Geologia Histórica: Estuda sua evolução, isto é, as mudanças que nela ocorreram ao longo do tempo.

Estudos Relevantes da Geologia para a Engenharia

• Processos de extração de materiais: A escolha do processo de extração depende do conhecimento de como esses minerais ocorrem na natureza (ex: ferro, cobre).
• Uso de rochas na construção: Depende do conhecimento de suas propriedades físicas, que dependem diretamente de seu processo de formação.
• Projeto de estrutura: Depende da característica do solo e das rochas que o compõem, sendo necessário seu conhecimento para soluções adequadas para cada tipo de solo.
• Projeto e construção de túneis: Depende do conhecimento da estrutura do solo, incluindo sua composição e a existência de fraturas.
• Novos poços de petróleo: É feita a partir do perfil geológico do terreno, isto é, do conjunto de rochas que compõem uma determinada região, visto que os depósitos de petróleo usualmente estão em regiões com o mesmo tipo de formação.
• Características externas das construções: O objetivo é fornecer proteções contra a ação do intemperismo; sendo assim, estes agentes devem ser estudados.

Dinâmica Terrestre

Placas Tectônicas

São porções da crosta terrestre (litosfera), limitadas por zonas de convergência ou divergência. Atualmente existem 12 placas que flutuam sobre o magma. Os movimentos das placas são devidos às correntes de convecção que ocorrem na astenosfera (camada abaixo da litosfera). As correntes de convecção são causadas pelo movimento ascendente dos materiais mais quentes do manto (magma) em direção à litosfera. Com os movimentos das placas, formam-se as montanhas mais recentes, fossas oceânicas, terremotos, vulcões, tsunamis, etc.

Falhas Geológicas

É uma ruptura ou cisão de um bloco de rochas ou faixas estreitas das superfícies, responsável pelo deslocamento de suas partes.

• Plano de falha: Superfície ao longo da qual se distribuem os blocos que se separam na falha.
• Lábio levantado: Bloco superior, localizado acima do plano de falha.
• Lábio fendido: Bloco inferior, localizado abaixo do plano de falha.

As características dos planos de falhas são: direção, encosta, salto de falha, escarpa, espelho de falha, facetas triangulares e falhas metamórficas.

Terremotos e Vulcões

Terremotos: Também chamados de abalos sísmicos, são tremores passageiros que ocorrem na superfície terrestre. Esse fenômeno pode ativar vulcões, gerar novas falhas geológicas e ocorrer em encontros de placas tectônicas.

Vulcões: Estrutura geológica que surge a partir da emissão de magma, gases e partículas quentes do interior da Terra para a superfície.

Minerais e Rochas

A crosta terrestre é formada de rochas, cujos constituintes são, na maioria das vezes, minerais, podendo também constituir-se dos chamados mineraloides.

• Minerais: Unidades constituintes das rochas, definidos como sólidos homogêneos, naturais, que apresentam arranjo atômico ordenado e composições químicas definidas.
• Mineraloides: Substâncias provenientes de processos orgânicos biológicos (ex: carvão mineral, âmbar, opala). Também chamados de substâncias amorfas, são sólidos naturais inorgânicos que não possuem estruturas cristalinas.

Propriedades Físicas dos Minerais

• Cor: Pode variar devido às impurezas.
• Brilho: Depende da absorção ou reflexão da luz.
• Traços ou riscos: A cor do traço diferencia sua característica.
• Clivagem: Forma como muitos minerais se quebram seguindo planos relacionados à estrutura molecular interna.
• Fratura: Maneira que um mineral se parte, exceto quando controlada pela clivagem.
• Dureza: Expressa a resistência do mineral.
• Densidade: Relação direta entre a massa e o volume do mineral.
• Tenacidade: Resistência a ser quebrado, dobrado ou esmagado.

Ciclo das Rochas

As rochas são formadas por dois ou mais minerais sólidos agrupados. O ciclo das rochas compreende os processos geológicos exógenos e endógenos.

• Rochas Ígneas: Formadas pela consolidação do magma (ex: granito, quartzo, basalto).
• Rochas Sedimentares: Formadas através da decomposição e consolidação de sedimentos. Etapas: decomposição, remoção/transporte, deposição e consolidação.
• Rochas Metamórficas: Transformação de rochas pré-existentes sob influência de pressão, temperatura e fluidos (ex: ardósia, xisto, mármore).

Intemperismo

Consiste na transformação das rochas em materiais mais estáveis. Pode ser:

• Físico: Desgaste e desagregação física.
• Químico: Decomposição (principal agente é a água acidificada).
• Biológico: Causado por fatores biológicos.

Formação do Solo

O solo é formado pela decomposição das rochas. Fatores: material de origem, clima, organismos, topografia e tempo. Composição média: 45% minerais, 25% água, 25% ar e 5% matéria orgânica.

Processos de Formação

• Latossolização: Remoção intensa de sílica.
• Podzolização: Translocação de argila e compostos orgânico-minerais.
• Salinização: Acumulação de sais.
• Hidromorfismo: Submersão contínua.

Classificação dos Solos

• Residuais: Formados no local pela decomposição da rocha.
• Transportados: Movidos por agentes geológicos (coluviais, aluviais, eólicos).
• Orgânicos: Mistura de matéria orgânica e mineral.