Apresentação do PowerPoint

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
ENGENHARIA CIVIL
GEOTÉCNICA - 2011/2
Definição de solo e rocha
 A Terra, sua idade e movimentações da crosta

Marita Raquel Paris Cavassani Curbani
[email protected]
Referências:
Notas de aula (slides) do Prof. Paulo Dias Ferreira Júnior. Curso de Geografia – UFES
Notas de aula (apostila) de Geotécnica, Prof. Reno Reine Castello (1998)
Definição: Solo e Rocha
SOLO:
 Misturas naturais de um ou diversos minerais (às vezes com
matéria orgânica).
Material não consolidado (não cimentado) composto de
partículas sólidas discretas (isoladas) contendo gases e/ou
líquidos nos seus vazios

Numa conceituação mais simplista: material que pode ser
escavado sem o emprego de técnicas especiais, como, por
exemplo, explosivos.

ROCHA:
 Material consolidado (cimentado) que requer explosivos ou
métodos similares de força bruta para escavação.
Eng. Civil está mais interessado no sistema de descontinuidades
(falhas, fissuras, etc.)
Era Geológica: A história do planeta divide-se em eras geológicas, períodos,
épocas e idades:
Escala Geológica do Tempo
Eras
Cenozóica
Mesozóica
Paleozóica
Períodos
Quaternário
Holoceno
Pleistoceno
11
1.000
Terciário
Plioceno
Mioceno
Oligoceno
Eoceno
12.000
23.000
35.000
55.000
Secundário
Cretáceo
Jurássico
Triássico
135.000
180.000
220.000
Primário
Superior
Permiano
Carbonífero
270.000
350.000
Primário Médio
Devoniano
Siluriano
400.000
430.000
Primário Inferior
Ordoviciano
Cambriano
Pré-Cambriano
Superior
(Proterozóica)
Arqueano
Características Gerais
Caracterização das formas de relevo atuais. Aparecimento
do homem e das atuais formas de vida. Configuração dos
atuais oceanos e continentes.
Extinção dos répteis gigantescos e desenvolvimento
excepcional dos mamíferos. Desenvolvimento de plantas
semelhantes às que atualmente conhecemos. Formação das
cadeias montanhosas da atualidade (Alpes, Andes,
Rochosas, Himalaia, Atlas e da África Oriental).
Intenso trabalho de erosão e sedimentação. Erupções
vulcânicas em muitos pontos da Terra. Desenvolvimento
excepcional dos moluscos e répteis gigantescos. Primeiros
mamíferos e aves.
Desenvolvimento notável da vida, principalmente no mar. Na
terra aparecem invertebrados e gigantescas florestas.
490.000
600.000
Restos raros de bactérias, fungos, algas, esponjas,
crustáceos e celenterados. Movimentos orogênicos e
vulcanismo intenso.
Algonquiano
Médio
Inferior
(Arqueozóica)
Tempo
decorrido
(1.000 anos)
Mais de 2
bilhões de anos
Surgimento das primeiras formas de vida. Bactérias e
fungos.
± 4,5 bilhões de
anos
Formação da Terra
ERA: Pré-Cambriano inferior (Aqueozóica)
(± 4,5 bilhões de anos atrás)
Formação da Terra
• A Teoria da Nebulosa explica a formação dos
planetas a partir da acresção de materiais
oriundos de uma nuvem de poeira e gás inicial.
Definição: acreção [Sin. acrescimento]
Hipótese referente ao nascimento e crescimento de
planetas por agregação de poeira estelar e corpos
menores (asteróides, planetesimais,..) atraídos
gravitacionalmente e incorporados à massa do
planeta em desenvolvimento.
Colapso da nebulosa solar
Nebulosa contrai  aumenta rotação
(conservação momento angular)
Material dos pólos cai rapidamente no centro
 formação de um disco
No centro  corpo maciço e quente
 materiais sólidos volatilizados
Restante da nebulosa esfria  planetesimais
No centro  processos nucleares  estrela
No exterior  processos de acresção  planetas
Explorando o interior da Terra
• 1889 – Ondas elásticas geradas por terremotos (ondas sísmicas), podem
ser usadas para explorar o interior da Terra.
Sismo, também chamado de terremoto, é um fenômeno de vibração
brusca e passageira da superfície da Terra, resultante de movimentos
subterrâneos de placas rochosas, de atividade vulcânica, ou por
deslocamentos (migração) de gases no interior da Terra, principalmente
metano. O movimento é causado pela liberação rápida de grandes
quantidades de energia sob a forma de ondas sísmicas.
Onda sísmica é uma onda que se propaga através da Terra, geralmente
como conseqüência de um sismo, ou devido a uma explosão. Estas ondas
são estudadas pelos sismólogos, e medidas por sismógrafos, sismómetros
ou geofones.
Propriedades das ondas sísmicas
• Princípio: quando as ondas sísmicas se propagam de um
meio para outro, ocorre a mudança de velocidade e direção.
• A velocidade das ondas sísmicas é função do tipo de
material (ou meio), ou seja, das propriedades físicas do
meio, principalmente densidade e elasticidade
• Com a passagem das ondas sísmicas, o meio se deforma
elasticamente.
• Ondas sísmicas: INTERNAS E SUPERFICIAIS
Explorando o interior da Terra
A natureza das ondas símicas
As ondas sísmicas dependem:
 das propriedades dos materiais
 são mais rápidas em meios mais rígidos
 aumentam a velocidade em profundidade (maior pressão)
Propriedades das ondas sísmicas
Ondas Internas
• P (primárias, longitudinais, compressionais)
– As partículas vibram paralelamente à direção de propagação.
– Maior velocidade de propagação 6-8 km/s. Ex: Som.
• S (secundárias, transversais, tangenciais)
– As partículas vibram perpendicularmente à direção de propagação.
– Não se propagam em meios líquido e gasoso.
Ondas Superficiais - É aquela que se propaga na crosta
O interior da Terra
Crosta
Sial: G=2,7 T=800°C
Sima: G=2,95 T=1000°C
Manto
Superior: G=3,3 T=2000°C
Inferior: G=5,5 T=3000°C
Núcleo externo
(líquido)
Núcleo interno
(sólido)
Nife: G=12
Litosfera: Parte externa e rígida da Terra constituída pelo manto
superior, crosta oceânica e crosta continental.
Astenosfera: Parte do manto superior sobre a qual as placas
litosféricas se movem.
SIAL – Parte mais externa da crosta, composto principalmente por Silício e
Alumina. Rochas graníticas. Esp. 25 a 90 km
SIMA – Parte abaixo do Sial e constitui-se basicamente de Silício e Magnésio.
Rochas basálticas. Esp. 5 a 10 km
Grau Geotérmico – É o número de metros em profundidade da crosta terrestre
em que há elevação de 1°C na temperatura (média mundial é de 30 m).
Isostasia
Teoria segundo a qual há equilíbrio isostático na Terra, isto é, a uma dada
profundidade (~ 60 km) as pressões se igualam.
A crosta continental menos
densa flutua sobre o
manto denso
0 (km)
10
20
30
40
50
Crosta oceânica
(3.0 )
Sob as montanhas o Sial penetra
mais fundo no Sima.
Crosta continental
(2.7)
Manto
(3.3 g/cm3)
Descontinuidade
de Moho
Distâncias horizontais fora de escala
Descontinuidade de Mohorovic (Moho)  separa a crosta do manto.
A descoberta da descontinuidade
 “Moho”
Limite entre a crosta e o
manto
Descoberta em 1909 por
Andrija Mohorovicic
(crosta/manto)
Composição da Terra
Abundância dos Elementos Químicos
• Ferro (35%), Oxigênio (30%), Silício (15%), Magnésio (10%)
• outros 82 elementos: 10%
Distribuição
• heterogênea
• densidade aumenta com a profundidade
- crosta: 2,7 a 3,0
- manto: 3,3 a 5,5
- núcleo: 12
• temperatura aumenta com a profundidade
- crosta: 800 a 1000oC
- manto: 2000 a 3000oC
Composição química da Terra
Crosta
Manto
Núcleo
Externo
Núcleo
Interno
Densidade
Profundidade (km)
Profundidade (km)
As mudanças abruptas na
densidade da Terra são
causadas por mudanças na
composição química da Terra.
Densidade das maiores camadas
Alumínio (8%)
Ferro (6%)
Magnésio (4%)
Silício (28%)
Cálcio (2.4%)
Outros (5.6%)
CROSTA
Oxigênio
(46%)
Crosta
Alumínio (2.4%)
Ferro (6.3%)
Magnésio (22.8%)
Silício (21%)
Manto
Cálcio (2.5%)
MANTO
Núcleo
Externo
Núcleo
Interno
Níquel (5%)
Densidade
Profundidade (km)
Profundidade (km)
Oxigênio
(44%)
NÚCLEO
EXTERNO
Ferro
(85%)
NÚCLEO
INTERNO
Ferro
(94%)
Enxofre (5%)
Oxigênio (5%)
Níquel (6%)
Deriva Continental  Teoria das Placas Tectônicas
A idéia básica da deriva continental, é que a litosfera é dividida
em placas que se movem sobre a astenosfera. Assim, a posição
atual dos continentes ou porções de continentes não corresponde
à sua posição no passado e não corresponde à sua posição no
futuro.
Uma questão inicial: Como essas aves não voadoras
atingiram áreas tão distantes?
A explicação
para esse fato
está no ancestral
comum e na
posição inicial
dos continentes.
Os continentes é
que se moveram
e não as aves
Com a
movimentação dos
continentes o
ancestral comum
destas aves foi
isolado
possibilitando o
aparecimento de
novas espécies
A Deriva dos Continentes foi inicialmente proposta por Alfred Wegener
em 1915, porém foi aceita somente a partir da década de 1970.
• Certos fósseis de animais que dificilmente seriam capazes de atravessar o
oceano
Evidência da deriva continental
• 0s continentes,
mesmo separados,
compartilham
rochas de mesma
idade e
composição
Press et al. (2006)
América do Sul se afasta da África, 3 cm por ano
Simulação da
dorsal
mesoceânica
Atividade geológica nas áreas de encontro das placas
tectônicas
O Círculo de Fogo do Pacífico, mostrando os vulcões ativos (círculos em
vermelho) e os terremotos (círculos pretos)
Press et al. (2006)
Epicentros e placas tectônicas
W. W. Norton
Principais placas tectônicas
Teoria das Placas Tectônicas
A movimentação das placas continentais através dos milênios
foram causadas por correntes de convecção no interior fluído da
Terra.
Quanto mais junto ao núcleo mais quente, então a massa mais
interna e aquecida sobe e a massa mais externa sob a crosta e
menos aquecida desce.
Por atrito tendem a movimentar a crosta. Neste movimento a crosta
se fragmentou em várias placas que se movimentam, ora uma de
encontro a outra, ora afastando-se.
Ex. Choque entre a placa continental (América do Sul) e placas oceânicas no
encontro com o Oceano Pacífico  Cordilheira dos Andes, terremotos e vulcões.
A movimentação das placas tectônicas é
impulsionada pelas correntes de convecção
Press et al. (2006)
A convecção causa a ascensão da água…
...a água fria se
move para as
laterais e afunda,…
Matéria quente do
manto ascende,…
Placa
…aquecimento e
nova ascensão.
…causando a
separação das placas.
Placa
Onde as placas
convergem, a
placa fria
afunda…
…aquece e
ascende
novamente.
Press et al. (2006)
Os tipos básicos de limites entre as placas tectônicas
divergente, convergente e transformante
1. Limite divergente
(a) Separação de placas oceânicas
Rifteamento, vulcões e terremotos
Dorsal
Mesoatlântica
• Rifting (rifteamento) é o processo no qual um continente se
fragmenta e se separa a partir de um limite divergente.
1. Limite Divergente
(b) Separação de placas continentais
vale em rifte, vulcão e terremotos
Vale em Rifte do
Leste Africano
O processo de subducção
No limite convergente duas placas tectônicas se movem
para um ponto em comum e acabam por colidir. A placa
oceânica, por ser mais fina e densa mergulha sob a
placa continental. Este processo de afundamento da
placa tectônica é chamado de subducção.
2. Limite Convergente
(a) Convergência Oceano-Oceano
fossa oceânica, arco de ilhas vulcânicas e terremotos profundos
Ilhas Marianas
Fossa Marianas
2. Limite Convergente
(b) Convergência Oceano-Continente
cinturão de montanhas vulcânicas montanhas dobradas
e terremotos profundos
Cordilheira
dos Andes
Fossa do Peru-Chile
Placa SulAmericana
2. Limite Convergente
(c) Convergência Continente-Continente
dobramento de montanhas e
terremotos
Montanhas
Himalaia
Planalto
do Tibete
subducção
Placa
Eurasiana
Limites convergentes das placas tectônicas
W. W. Norton
Limites convergentes das placas tectônicas
Cordilheiras dos Andes: Placa de Nazca a Placa Sul-americana
Falha transformante
Falha transformante ao longo de um limite divergente
das placas tectônicas: As placas deslizam uma ao
lado da outra sem a formação de uma nova placa ou a
destruição de parte delas.
3. Limite Transformante
(a) Falha transformante na dorsal mesoceânica
falha lateral (transformante) e terremoto
3. Limite Transformante
(b) Falha transformante no continente
falha lateral (transformante) e terremoto
Placas tectônicas e relevo
original artwork by Gary Hincks
Vulcanismo
Velocidade de deslocamento das placas tectônicas
Velocidade: 18 km/1.000 anos ou 18 mm/ano
Velocidade de deslocamento das placas tectônicas
Exemplo de velocidades das placas:
• Dorsal do Pacífico Leste (placas do Pacífico e Nazca)
• 138 a 150 mm/ano
• Atlântico Sul (Dorsal Meso-Atlântica)
• 34 a 35 mm/ano
• Sul da Austrália
• 70 a 75 mm/ano
• Sul da África
• 14 mm/ano
W. W. Norton
Mapa da sismicidade brasileira, com sismos de magnitude = 3.0,
ocorridos no Brasil, desde a época da colonização até 2004
Maiores sismos
ocorridos no Brasil:
• Mato Grosso: 6.6
• Espírito Santo
(oceano Atlântico): 6.3
Defesa civil - Ceará
Escala Richter:
É uma escala logarítmica: a magnitude de Richter corresponde ao logaritmo
da medida da amplitude das ondas sísmicas de tipo P e S a 100 km do
epicentro.
O sismo mais intenso já registrado atingiu o valor de 9,5, e ocorreu a
22 de maio de 1960 no Chile.