Geologia: Solos, Rochas Sedimentares e Engenharia Civil

Geologia – 2° Estágio

• Tipos de solos:

Os principais tipos de solos são:

• Solo Pedalfer: De climas temperados, é um bom solo para a prática agrícola. Abriga uma boa população de organismos e a presença de água é satisfatória. Exemplo: Campos Sulinos (RS).
• Solo Pedocal: De climas secos, é um solo menos fértil que o solo pedalfer. A maior parte da água está próxima à superfície e evapora no período entre as chuvas, não abrigando uma grande população de organismos. Exemplo: Caatinga do sertão nordestino.
• Solo Laterito: De climas úmidos, é um solo pouco produtivo para o plantio. Contudo, é capaz de sustentar uma vegetação exuberante como as florestas equatoriais. A água está presente em grande quantidade, mas os efeitos da lixiviação e do desmatamento retiram a camada de húmus. Exemplo: Floresta Amazônica.

Rochas Sedimentares

Ao longo do ciclo de transformação das rochas, o conjunto de fenômenos que ocorrem sob a influência dos agentes externos (intemperismo, erosão, transporte, sedimentação) constitui o ciclo exógeno de transformação através do qual se formam as rochas sedimentares. Este ciclo começa pelo intemperismo, que decompõe quimicamente ou desintegra mecanicamente as rochas mais antigas, transformando-as em sedimentos e solos.

Durante o intemperismo, os minerais sofrem transformações químicas importantes:

1. Parte de seus constituintes é dissolvida e carregada pelas águas de infiltração (Ca, Mg, K, Na, Fe), de modo que esses materiais só vão reprecipitar-se sob a forma de sedimentos químicos;
2. Parte dos minerais, como os feldspatos, anfibólios, micas etc., é transformada em argilominerais, ou seja, minerais moles, terrosos, formados por cristais ínfimos;
3. O quartzo e uns poucos minerais, como a ilmenita, granada e monazita, não se alteram e permanecem nos solos sob a forma de grânulos duros e areia;
4. Quando o intemperismo é incompleto, restam ainda no solo fragmentos mais resistentes de rocha.

Esses materiais são então transportados pelas chuvas, rios, ventos etc., que finalmente os redepositam. Os depósitos formados são denominados sedimentos clásticos ou detríticos.

Durante o transporte, esses materiais são separados uns dos outros pelos agentes de transporte em função do tamanho e da dureza das partículas, de sorte que os sedimentos formados são constituídos (mais ou menos separadamente) por argila, areia ou cascalho.

Dessa forma, os dois tipos principais de sedimentos que resultam do ciclo exógeno são os sedimentos químicos e os sedimentos clásticos. Uma terceira categoria de sedimentos pode ser adicionada às duas primeiras: os sedimentos orgânicos, os quais, em princípio, também são sedimentos químicos ou clásticos, mas apresentam a particularidade de terem sido originados da intervenção ou da acumulação de restos de esqueletos e carcaças de seres vivos.

Os sedimentos recém-formados são moles e incoerentes como a areia de uma praia ou a argila de um manguezal. Com o passar do tempo e a evolução geológica, entretanto, especialmente em zonas em que a crosta está sofrendo um afundamento lento (subsidência), novas camadas de sedimentos vão se acumulando sobre as mais antigas, criando espessas formações que podem atingir centenas e até milhares de metros de espessura.

Sob o efeito do peso das novas camadas, a água é expulsa e os sedimentos mais antigos vão endurecendo, sofrendo a litificação, até voltarem à forma de rochas duras: as rochas sedimentares. Esse fenômeno de litificação ou diagênese se processa de várias maneiras. Os sedimentos argilosos, por exemplo, litificam-se por compactação, ou seja, as partículas de argila que no início da sedimentação se dispõem segundo uma estrutura cheia de vazios, sob a ação do peso das camadas superiores, são compactadas umas com as outras, de modo a formarem uma rocha dura como o tijolo prensado. Já a areia de praia endurece principalmente pela introdução de substâncias cimentantes: carbonato de cálcio, óxidos de ferro, sílica etc.

Os sedimentos químicos, por sua vez, ao precipitarem, sofrem fenômenos de cristalização que dão origem a rochas muito duras.

Conceitos Fundamentais:

• Compactação: Redução volumétrica causada principalmente pelo peso das camadas superpostas e relacionada com a diminuição dos vazios, expulsão de líquidos e aumento da densidade da rocha. É o fenômeno típico de sedimentos finos, argilosos.
• Cimentação: Deposição de minerais nos interstícios do sedimento, produzindo a colagem das partículas constituintes. É o processo de agregação mais comum nos sedimentos grosseiros e arenosos.
• Recristalização: Mudanças na textura por interferência de fenômenos de crescimento dos cristais menores ou fragmentos de minerais até a formação de um agregado de cristais maiores. É um fenômeno mais comum nos sedimentos químicos.

Classificação dos Sedimentos:

• Sedimentos clásticos: São acumulações de fragmentos de rochas fisicamente transportados pelos agentes de transporte, geralmente produtos do intemperismo físico de rochas preexistentes. Variam muito em tamanho e forma, sendo os mais abundantes da superfície terrestre;
• Sedimentos químicos: São oriundos geralmente do intemperismo químico das rochas e correspondem aos precipitados de reações químicas que ocorrem nas águas do solo, rios, lagos e oceanos;
• Sedimentos orgânicos ou bioquímicos: Constituem-se de minerais não dissolvidos de restos de organismos, bem como de minerais precipitados pelos processos biológicos.

Classificação das Rochas Sedimentares:

1. Classificação das rochas sedimentares e dos sedimentos clásticos:
Critério: tamanho do grão da partícula (enfatiza a importância da corrente).

• Grossa: Cascalho e seixo são os sedimentos. Formam, respectivamente, brecha e conglomerado.
• Média: Areia é o sedimento. A rocha é o arenito.
• Fina: Como sedimentos: o silte, a lama e a argila. Respectivamente, os equivalentes litificados são: o siltito, o lamito (ou folhelho) e o argilito.

2. Classificação das rochas sedimentares e dos sedimentos químicos e bioquímicos:

• Bioquímico:
  • Areia e lama (originalmente bioclásticos) => formam como rocha o calcário;
  • Sedimentos silicosos => formam como rocha o sílex;
  • Turfa, matéria orgânica => formam as rochas orgânicas (carvão).
• Químico:
  • Sedimento evaporítico => formam rocha evaporito (halita, gipsita);
  • Sedimento de óxido de ferro => formação ferrífera;
  • Originalmente não-sedimentar (formado pela diagênese) => rocha dolomito e fosforito.

Obs.: Bacia Sedimentar
As bacias sedimentares são regiões de considerável extensão (pelo menos 10.000 km²), onde a combinação de sedimentação e subsidência formou uma espessa acumulação de sedimentos e rochas sedimentares. Os estudos foram primeiramente estimulados pela exploração de petróleo e gás, abundantes nessas bacias.

Obs.: Ambientes de Sedimentação

• Continentais: Grande variação de temperatura e chuva. Tipos: lacustre, aluvial, desértico e glacial. O ambiente desértico apresenta clima árido e sedimentos formados pela ação do vento e rios intermitentes; a aridez inibe o crescimento orgânico e o intemperismo químico é menos atuante. O ambiente glacial é dominado por massas de gelo e clima frio; a vegetação tem efeito quase nulo.
• Costeiros: Dominados pela ação de ondas, marés e correntes. Tipos: delta, praia e planície de maré.
• Marinhos: Influenciados principalmente pelas correntes. Tipos: mar profundo, plataforma continental, recifes orgânicos e margem continental.

Engenharia e Aplicação

Veja a seguir a listagem de alguns importantes recursos energéticos e suas respectivas aplicações:

1. Gipsita (rocha sedimentar): comercializada sob a forma de gesso;
2. Carvão (rocha sedimentar): importante fonte de energia;
3. Pegmatito (rocha ígnea): bom valor econômico e permite a exploração de minerais;
4. Formações ferríferas (rocha sedimentar): extração de ferro para a indústria;
5. Halita (rocha sedimentar): o famoso sal de cozinha;
6. Granito (rocha ígnea): usado como mesa, balcão ou divisória;
7. Mármore (rocha metamórfica): usado em estátuas ou monumentos;
8. Granodiorito (rocha ígnea): usado como piso;
9. Arenito (rocha sedimentar): fonte de petróleo e gás;
10. Calcário (rocha sedimentar): fonte de petróleo e gás;
11. Gnaisse (rocha metamórfica): comum em calçadas.

Geologia e Engenharia Civil

A Geologia tem importância fundamental no reconhecimento do terreno a ser trabalhado pelo engenheiro civil. Os conhecimentos geológicos permitem conhecer a história do local, inferir sobre os tipos de rochas, apontar riscos de abalos sísmicos e orientar a elaboração de fundações adequadas. Geólogos utilizam sondas especiais para criar mapas geotécnicos, concluindo sobre as condições do solo, propriedades e elementos químicos existentes.

Parte dos minerais, como os feldspatos, anfibólios, micas etc. é transformada em argilominerais, ou seja, minerais moles, terrosos, formados por cristais ínfimos; O quartzo e uns poucos minerais, como a ilmenita, granada e monazita, não se alteram e permanecem nos solos sob a forma de grânulos duros e areia; 1-Quando o intemperismo é incompleto, restam ainda no solo fragmentos mais resistentes de rocha. Esses materiais são então transportados pelas chuvas, rios, ventos etc., que finalmente os redepositam. Os depósitos formados são denominados sedimentos clásticos ou detríticos. Durante o transporte, esses materiais são separados uns dos outros pelos agentes de transporte em função do tamanho e da dureza das partículas, de sorte que os sedimentos formados são constituídos (mais ou menos separadamente), por argila, areia ou cascalho. Dessa forma, os dois tipos principais de sedimentos que resultam do ciclo exógeno são os sedimentos químicos e os sedimentos clásticos. Uma terceira categoria de sedimentos pode ser adicionada às duas primeiras: os sedimentos orgânicos, os quais, em princípio, também são sedimentos químicos ou clásticos, mas apresentam a particularidade de terem sido originados da intervenção ou da acumulação de resto de esqueletos e carcaças de seres vivos. Os sedimentos recém-formados são moles e incoerentes como a areia de uma praia ou a argila de um manguezal. Com o passar do tempo e a evolução geológica, entretanto, especialmente em zonas em que a crosta está sofrendo um afundamento lento (subsidência), novas camadas de sedimentos vão se acumulando sobre as mais antigas, e assim vão se criando espessas formações de sedimentos que podem atingir centenas e até milhares de metros de espessura. Sob o efeito do peso das novas camadas, a água é expulsa e os sedimentos mais antigos vão endurecendo, sofrendo a litificação, até voltarem à forma de rochas duras: as rochas sedimentares. Esse fenômeno de litificação ou diagênese se processa de várias maneiras. Os sedimentos argilosos, por exemplo, litificam-se por compactação, ou seja, as partículas de argila que no início da sedimentação se dispõem segundo uma estrutura cheia de vazios, sob a ação do peso das camadas superiores, são compactadas umas com as outras, de modo a formarem uma rocha dura como o tijolo prensado. Já a areia de praia endurece principalmente pela introdução de substâncias cimentantes: carbonato de cálcio, óxidos de ferro, sílica etc. Os sedimentos químicos, por sua vez, ao precipitarem, sofrem fenômenos de cristalização que dão origem a rochas muito duras. Vejamos os seguintes conceitos: - compactação: Redução volumétrica causada principalmente pelo peso das camadas superpostas e relacionada com a diminuição dos vazios, expulsão de líquidos e aumento da densidade da rocha. É o fenômeno típico de sedimentos finos, argilosos. - cimentação: Deposição de minerais nos interstícios do sedimento, produzindo a colagem das partículas constituintes. É o processo de agregação mais comum nos sedimentos grosseiros e arenosos. - recristalização: Mudanças na textura por interferência de fenômenos de crescimento dos cristais menores ou fragmentos de minerais até a formação de um agregado de cristais maiores. É um fenômeno mais comum nos sedimentos químicos. Classificação dos sedimentos: Sedimentos clásticos: São acumulações de fragmentos de rochas fisicamente transportados pelos agentes de transporte, geralmente produtos do intemperismo físico de rochas preexistentes. Variam muito em tamanho e também na forma e são os sedimentos mais abundantes da superfície terrestre; Sedimentos químicos: São oriundos geralmente do intemperismo químico das rochas e correspondem aos precipitados de reações químicas que ocorrem nas águas do solo, rios, lagos e oceanos; Sedimentos orgânicos ou bioquímicos: Constituem-se de minerais não dissolvidos de restos de organismos, bem como de minerais precipitados pelos processos biológicos. Classificação das rochas sedimentares: - classificação das rochas sedimentares e dos sedimentos clásticos: Critério: tamanho do grão da partícula, fato este que enfatiza a importância da corrente. 1. Grossa: Cascalho e seixo são os sedimentos. Formam, respectivamente, brecha e conglomerado. Média: Areia é o sedimento. A rocha é o arenito. 2. Fina: Como sedimentos: o silte, a lama e a argila. Respectivamente, os equivalentes litificado são: o siltito, o lamito (ou folhelho) e o argilito. - classificação das rochas sedimentares e dos sedimentos químicos e bioquímicos: (aqui as rochas orgânicas químicas e orgânicas são classificadas em um só grupo, mas existe classificação que as separa) 1) bioquímico: Areia e lama (originalmente bioclásticos) => formam como rocha o calcário. Sedimentos silicosos => formam como rocha a sílex. Turfa, matéria orgânica => formam as rochas orgânicas (carvão). 2) químico: Sedimento evaporítico => formam rocha evaporito (halita, gipsita). Sedimento de óxido de ferro => formação ferrífera. Originalmente não-sedimentar (formado pela diagênese) => rocha dolomito e fosforito. Obs.: Bacia Sedimentar. As bacias sedimentares são regiões de considerável extensão (de pelo menos 10.000 km²), onde a combinação de sedimentação e subsidência formou uma espessa acumulação de sedimentos e rochas sedimentares. Os estudos foram primeiramente estimulados pela exploração e petróleo e gás, os quais são abundantes em bacias sedimentares. Obs.: Ambientes de Sedimentação - Continentais: grande variação de temperatura e variação de chuva; Tipos: lacustre, aluvial, desértico e glacial. O ambiente desértico apresenta clima árido e nele os sedimentos formam-se pela combinação da ação do vento com o trabalho dos rios (na maioria intermitentes) que correm nele. A aridez inibe o crescimento orgânico, de modo que os organismos têm pouco efeito nos sedimentos. Como a presença de água é escassa, o intemperismo químico não é tão atuante. Já o ambiente glacial é dominado pela dinâmica das massas de gelo em movimento e é caracterizado pelo clima frio. A vegetação, apesar de estar presente, tem efeito quase nulo no sedimento. Nas bordas de derretimento de uma geleira, as correntes da água do degelo formam um ambiente aluvial transicional. - Costeiros: dominados pela ação de ondas, marés e correntes; Tipos: delta, praia e planície de maré. - Marinhos: influenciado principalmente pelas correntes. Tipos: mar profundo, plataforma continental, recifes orgânicos e margem continental. Engenharia e aplicação: Veja a seguir a listagem de alguns importantes recursos energéticos e suas respectivas aplicações: 1) Gipsita (rocha sedimentar): comercializada sob a forma de gesso; 2) Carvão (rocha sedimentar): ainda é taxado como importante fonte de energia; 3) Pegmatito (rocha ígnea): bom valor econômico e permite a exploração de minerais; 4) Formações ferríferas (rocha sedimentar): extração de ferro para a indústria em geral; 5) Halita (rocha sedimentar): é o famoso sal de cozinha; 6) Granito (rocha ígnea): muito usado como mesa, balcão ou mesmo divisória; 7) Mármore (rocha metamórfica): usado bastante em estátuas ou monumentos; 8) Granodiorito (rocha ígnea): pode ser usado como piso; 9) Arenito (rocha sedimentar): fonte de petróleo e gás; 10) Calcário (rocha sedimentar): fonte de petróleo e gás; 11) Gnaisse (rocha metamórfica): muito comum em calçadas. Geologia e engenharia civil: A Geologia tem importância fundamental no reconhecimento do terreno a ser trabalhado pelo engenheiro civil. Os conhecimentos geológicos permitem ao engenheiro conhecer toda a história geológica do local, inferir sobre os tipos de rochas presentes, apontar os riscos de abalos sísmicos ou terremotos e saber os cuidados que deve tomar para elaborar uma fundação adequada. Geralmente os geólogos dispõem de sondas especiais capazes de fazer um mapa geotécnico da área, onde a partir deste pode-se concluir as condições do solo, suas propriedades e os elementos químicos existentes. 9) Arenito (rocha sedimentar): fonte de petróleo e gás; 10) Calcário (rocha sedimentar): fonte de petróleo e gás; 11) Gnaisse (rocha metamórfica): muito comum em calçadas. Geologia e engenharia civil: A Geologia tem importância fundamental no reconhecimento do terreno a ser trabalhado pelo engenheiro civil. Os conhecimentos geológicos permitem ao engenheiro conhecer toda a história geológica do local, inferir sobre os tipos de rochas presentes, apontar os riscos de abalos sísmicos ou terremotos e saber os cuidados que deve tomar para elaborar uma fundação adequada. Geralmente os geólogos dispõem de sondas especiais capazes de fazer um mapa geotécnico da área, onde a partir deste pode-se concluir as condições do solo, suas propriedades e os elementos químicos existentes.