GEOLOGIA

Geologia é a ciência que estuda a Terra, sua composição, estrutura, propriedades físicas, história e os processos que lhe dão forma. 

“Boa noite, leitores. Esta é a última postagem do módulo intermediário, terça-feira irei propor uma série de exercícios a serem feitos até 13/09”, Alex Silva.

Conceitos e informações básicas

Introdução

Antes de ser um conjunto de conceitos, teoremas e leis físicas expressas na forma

matemática, as ciências surgiram na história da humanidade como decorrência da

necessidade do ser humano de conhecer os processos naturais que o cercam de maneira a facilitar sua integração com o meio ambiente para extrair dele os materiais necessários ao seu cotidiano.

Neste enfoque, todo conhecimento deriva de um ponto comum, que é necessidade de entendimento dos processos naturais. Porém em nenhum ramo de conhecimento isto se torna mais claro que naquele denominado “ciências naturais” e mais especificamente as geociências.

Este tipo de estudo correlaciona ramos do conhecimento considerados fundamentais

como a matemática, a química, a física e a biologia, com outros específicos das geociências como a metrologia, a oceanografia, a geografia e a geologia. Dentre estas ciências o objetivo desta postagem é o estudo da geologia. A geologia compreende o

estudo e a interpretação dos processos físicos, químicos e biológicos que se relacionem aos fenômenos naturais do planeta.

Interesse do estudo da geologia

Uma vez que a geologia estuda os materiais e processos existentes no planeta é

óbvio que os estudos desta natureza tem sido úteis à muitas outras áreas do conhecimento humano. Os estudos dos fósseis (restos vegetais ou animais que sob certas condições físico-químicas são preservados nas rochas) tem sido de grande importância para o entendimento do desenvolvimento das espécies; os novos materiais desenvolvidos em diversos ramos da indústria tais como cerâmicas especiais e novas ligas que integram circuitos de computador ou naves espaciais, dependem antes de estudo de natureza geológica que localizem as matérias primas necessidades e forneçam evidências acerca de seus processos de formação; grande variedade de materiais como plásticos e borrachas nada mais são que produtos derivados do petróleo, que foi um material descoberto a partir de pesquisas geológicas; da mesma forma, muitos outros exemplos poderiam ser citados.

Importância da geologia para a engenharia civil

O simples fato de que toda obra de engenharia civil está sempre, no todo ou em parte, em contato com rochas ou solos é argumento mais que suficiente para mostrar a importância do facilitar a sua atuação profissional. O conhecimento das condições geológicas de uma área na qual se pretenda implantar uma obra de engenharia possibilita redução de custos e prazos de entrega, facilita o acesso a materiais de construção, favorece a utilização de menores coeficientes de segurança e cria a possibilidade de prevenção e correção de quaisquer problemas de estabilidade que possam vir a ocorrer. 

Dentre as condições geológicas específicas de interesse para engenheiro civil podese citar: composição e propriedade dos solos; composição e descontinuidades das rochas;

condições de águas subterrâneas; condições de relevo; materiais de construção presentes e suas propriedades; características de estabilidade dos terrenos; e condições de desmonte e escavação dos terrenos.

Quando se discute a importância destes  conhecimentos para o engenheiro civil, os

comentários comuns à maioria dos engenheiros que não tiveram este tipo de informação

são: “um engenheiro não precisa saber isto”, ou “para isso se contrata um geólogo”, ou

ainda “basta que se adotem coeficientes de segurança maiores”; porém isto nem sempre é verdade. “Nem sempre se pode contratar um geólogo”, ou ainda “basta que se adote

coeficiente de segurança maior”. Nem sempre se pode contratar um geólogo ou uma empresa de consultoria, e a adoção de coeficientes de segurança mais altos implica em obras mais caras, às vezes mais demoradas e, consequentemente, menos competitivas.

Não se pretende aqui que futuros engenheiros civis saibam de tudo de geologia, mas sim que eles possuam conhecimentos básicos que lhe permitam fazer uma obra segura

sem que para isso precise correr atrás de um geólogo para que lhe responda questões que o próprio engenheiro poderia ter resolvido com um mínimo de conhecimento da geologia.

Rochas

Introdução

As rochas (agregados naturais de uma ou mais espécies minerais) são os

constituintes básicos da litosfera e controla fatores naturais importantes para a vida humana como a topografia, as condições de fertilidade dos solos e a disponibilidade de matérias primas para muitos ramos da atividade econômica humana.

Estes agregados minerais são classificados, de acordo com sua origem, em três

grupos: rochas magmáticas ou ígneas, rochas sedimentares e rochas metamórficas.

Rochas magmáticas

As rochas magmáticas ou ígneas são aquelas provenientes da consolidação do magma, sendo consideradas, portanto rochas primárias. O magma pode ser definido como “fluidos superaquecidos compostos de silicatos, fosfatos, água e gases, com temperaturas variando entre 500 e 1.200°C e que tem sua origem nas camadas profundas da terra”. Como magmatismo entende-se o conjunto de fenômenos relacionados à atividade do magma.

A composição mineralógica das rochas ígneas depende do tipo de atividades magmática da qual elas derivam e das condições de cristalização do magma que lhe deu origem. Com relação à este segundo aspecto  existe uma seqüência de cristalização dos

minerais que varia de acordo com sua complexidade estrutural e a disponibilidade de sílica no magma. Esta sequência é denominada “Série de Cristalização de Bowen”.

Importância das rochas magmáticas para a engenharia civil

Com relação à composição mineralógica as rochas ígneas normalmente não apresentam grandes problemas para a engenharia civil quando não alteradas. Quando alternadas ou em estágio inicial de alteração, é preciso que se tome cuidado com os produtos de alteração dos minerais ferro-magnesianos, presentes principalmente nas rochas básicas, que podem dar origem à argilominerais expansivos.

No que diz respeito a textura é importante  que se tenha cuidado com as rochas de

texturas porfiríticas (devido à menor resistência dos profiroblastos) e vesicular (pois as

vesículas podem estar preenchidas por minerais plásticos ou expansíveis). Com relação às estruturas (descontinuidades provocadas por esforços sofridos pela rocha) é necessário um bom conhecimento de sua orientação já que as mesmas podem representar superfícies potenciais de instabilidade. 

Rochas sedimentares

As rochas sedimentares podem ser definidas como “tipo rochoso derivado de outras rochas, depositado na forma de fragmentos ou precipitado quimicamente, que devido a seu lento processo de deposição pode apresentar estruturas planares horizontais”. 

Estas rochas têm sua origem baseada na fragmentação ou dissolução de outros tipos rochosos, transporte destes fragmentos ou íons por meio de soluções, e sua deposição

ou precipitação em ambientes favoráveis.

Assim como as rochas magmáticas, as rochas sedimentares necessitam de condições especificas para sua formação. Estes ambientes normalmente incluem a existência de água e de condições fisioquímicas particulares. Grosseiramente podem-se dividir os ambientes posicionais (de formação) das rochas sedimentares em: fluvial, lacustre, marinho, litorâneo, lagunar, desértico, deltaico, de talus e de plataforma.

Importância das rochas sedimentares para a engenharia civil

Com relação à estabilidade dos terrenos as rochas sedimentares só representam problema quando se trata de sedimentos com forte contribuição de matéria orgânica. Por

apresentar uma mineralogia quase toda composta por minerais estáveis e resistentes à

alteração, estas rochas podem representar problemas apenas quando se trata de

argilominerais expansíveis.

Com relação às estruturas sedimentares é preciso que se tenha cuidado

principalmente com aquelas de comportamento planar (como a estratificação) que podem ser planos de menor resistência da rocha e, por isso mesmo, planos potenciais de ruptura.

Um aspecto interessante com relação as rochas sedimentares diz respeito as rochas

químicas carbonáticas que quando sujeitas à ação de águas aciduladas podem desenvolver grutas e cavernas cujas instabilidade natural pode vir a comprometer obras situadas na superfície. Dois exemplos interessantes destes fenômenos são as cidades de Cajamar (SP) e Sete Lagoas (MG).

Outro aspecto interessante das rochas sedimentares para a engenharia civil diz respeito a materiais de construção (agregados, cimento, cal e pedra para revestimento), dos quais as rochas sedimentares são boa fonte.

Rochas metamórficas

As rochas metamórficas podem ser definidas como “rochas geradas a partir das variações das condições de pressão e temperatura de outros tipos rochosos, condições

estas diferentes daquelas nas quais as rochas foram geradas”.

A este conjunto de transformações sofridas pelas rochas dá-se o nome de metamorfismo, englobando todo o conjunto de transformações sofridas pelas rochas sob

novas condições de P e T, sem que as mesmas sofram fusão.

Como se pode verificar, as rochas metamórficas podem se originar de qualquer outro tipo de rocha seja ela ígnea, sedimentar ou mesmo metamórfica, desde que as mesmas

sejam submetidas a novas condições de temperatura e pressão.

As modificações de P e T que as rochas sofrem para que se tornem rochas metamórficas são devidas a processos naturais. Normalmente estas variações estão associadas a processos de atividade magmática ou processos de deformação das rochas. 

Estas variáveis (pressão e temperatura) podem ter dois tipos de causa cada um

delas: a pressão pode ser proveniente de esforços de deformação das rochas ou da ação de seu peso próprio; e a variação de temperatura pode ser provocada por intrusões ou pela ação de fluidos quentes.

Importância das rochas metamórficas para a engenharia civil

Como já foi possível observar que as “rochas ígneas” e “rochas sedimentares”,

tem seu interesse para a engenharia civil relacionado à sua mineralogia e descontinuidades (texturas e estruturas). No caso das rochas metamórficas a situação não é diferente.

No que diz respeito à mineralogia das rochas metamórficas verifica-se que parte dos

minerais que participam de sua composição (típicos do metamorfismo) é estável apenas nas suas condições de formação e quando submetidos a novas condições físico-químicas se alteram facilmente. Assim, o estudo da mineralogia das rochas metamórficas pode ter dois enfoques distintos:

·      Mineralogia das rochas – que quando alteradas podem dar origem a produtos

altamente plásticos e de baixa resistência, muitas vezes orientados, o que torna o

problema maior ainda;

·      Mineralogia dos produtos residuais – como os minerais presentes nas rochas

metamórficas são, na maioria das vezes, silicatos de cálcio, sódio e magnésio,

sua alteração pode proporcionar a presença no solo de argilominerais expansíveis.

Com relação às estruturas, as rochas  metamórficas podem apresentar dois tipos básicos de problemas, como decorrência do fato de exibirem uma orientação dos minerais

em superfície:

·      Estes planos são planos potenciais de instabilidade mesmo quando a rocha não está alternada;

·      Estas superfícies podem se tornar caminhos preferências de percolação da água podendo gerar grande perda de resistência.

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Vídeo bastante importante. Fala sobre a atuação de um geólogo no mercado de trabalho, e outras curiosidades...