Aula 3 e 4 – Minerais, ciclo e rocha magmática

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
ENGENHARIA CIVIL
GEOTÉCNICA - 2011/2
 Minerais
 Ciclo Geológico – Solo/rocha
 Rochas
Marita Raquel Paris Cavassani Curbani
[email protected]
Referência:
Notas de aula (apostila) de Geotécnica, Prof. Reno Reine Castello (1998)
Minerais, Solos e Rochas
Eng. Civil
Estudos
Crosta
Terrestre
Rochas
Minerais
Solos
Minerais:
Def.: É um elemento ou composto químico, cada um com
uma estrutura e composição determinados pela
temperatura e pressão (profundidade da crosta) de seu
ambiente de formação.
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Minerais
Composição Química da Crosta da Terra em % de Peso
Elemento
O
Si
Al
Fe
Ca
Na
K
Mg
Total
%
46,6
27,7
8,1
5,0
3,6
2,8
2,6
2,1
98,5
Os minerais mais comuns são formados de silício e oxigênio
4
Minerais
-
Minerais primários: Formadores das rochas magmáticas.
Ex. feldspato, ferro-magnesiano, quartzo e mica
-
Minerais secundários: Oriundos das transformações
químicas dos minerais primários. Ex. Argilominerais e os
hidróxidos de ferro e de alumínio.
Composição mineralógica média das rochas magmáticas:

Feldspato: 59,5%
 Ferro-magnesianos: 16,8%
 Quartzo: 12,0%
 Mica: 3,8%
 Acessórios: 7,0%
Propriedades físicas e ópticas do minerais
-
-
5
Estrutura: Forma geométrica, disposição dos átomos ou dos
agrupamentos dos átomos.
Clivagem: Propriedade dos minerais cristalinos dividirem-se em
planos paralelos (planos de fraqueza). Ex. Mica
-
Fratura: Propriedade dos minerais de se fraturarem quando
submetidos a esforços de compressão e de tração. Ex. Quartzo
(fratura concoidal)
-
Massa e Peso Específico: É a relação entre a massa ou o
peso e o volume.
massa esp. = r = massa/volume
peso esp. = g = peso/volume
Propriedades físicas e ópticas do minerais
6
-
Densidade, G: É a relação entre a massa (ou peso) específico
do material e o da água destilada a 4°C:
gw= 9,81 KN/m³ = 1tf/m³ = 1 gf/cm³
Ex. Quartzo = 2,65 Ferro = 7,3 a 7,9
-
Dureza: Resistência do material a ser riscado. É expressa pela
escala empírica de Mohs:
Dureza
Mineral
Dureza
Mineral
1
Talco
6
Ortoclásio
2
Gipsita
7
Quartzo
3
Calcita
8
Topázio
4
Fluorita
9
Coríndon
5
Apatita
10
Diamante
Propriedades físicas e ópticas do minerais
-
Brilho: É a capacidade de reflexão da luz incidente. Tipo:
metálico e não metálico (vítreo, brilhante, fosco, terroso...)
-
Cor: Depende da absorção seletiva da luz, restando uma
fração transmitida e outra refletida.
- Cor própria e característica.
- Cores variadas: são minerais incolores e assumem cores
variadas conforme as impurezas presentes. Ex. quartzo
-
Traço: Cor do risco feito pelo material sobre a porcelana
áspera. Ex.: hematita (traço vermelho)
7
8
Feldspato

É o nome de uma importante família de minerais.
 Pertence ao grupo de silicatos de alumínio de potássio, sódio, cálcio e
mais raramente o bárico.
 Tipos
principais:
• ORTOCLÁSIO: clivando em dois planos ortogonais
• PLAGIOCLÁSIO: clivando em dois planos em ângulo oblíquo.

Dureza: 6
 Densidade: 2,6 – 2,75
 Cores clara, cinza, amarelo até rósea.

São pouco resistente à decomposição
química (intemperismo) e raramente são
encontrados nos solos
Imagem: Wikípédia
9
Ferro - Magnesianos
Minerais ricos em ferro e magnésio  relativamente pesados
 Incluem:
• Piroxênios (augita): dureza 5-6, densidade 3,1 – 3,6
• Anfibólios (hornoblenda): dureza 5-6, densidade 2,9-3,8
• Olivina (peridoto): dureza 7, densidade 3,3
 Cor: verde escuro a preto ou marrom
 São minerais fracos à decomposição química

Hornoblenda
Perídoto (variedade de olivina) em basalto.
Imagens: Wikípédia
10
Quartzo

Possui estrutura cristalina trigonal composta por tetraedros de sílica
(dióxido de silício, SiO2)
 Dureza 7
 Densidade: 2,66
 Fratura concoidal
 Apresenta diversas cores:
 Incolor (cristal de rocha)
 Roxo: ametista
 Amarelo, vermelho, fibrosa...
 Fratura concoidal
 Mineral magmático mais estável  os outros minerais que compõem
uma rocha se decompõem e deixam os grãos de quartzo intactos.
Imagem: Wikípédia
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Mica

Ótima clivagem em um plano
 Dureza 2 a 3
 Densidade: 2,6 a 2,75
Tipos
principais:
Muscovita (mica branca)  Incolor, transparente, esverdeada ou
amarelada. Relativamente estável à decomposição química e pode
ser encontrada em solos jovens.
•
Biotita (mica preta)  Cor preta ou preto-acastanhada quando sã
e dourada quando em decomposição química. É menos estável
quimicamente que a muscovita e raramente é encontrada nos
solos.
•
12
Óxido de ferro

Dureza: 5 a 6,5
 Densidade: 4 a 5
Limonita:
É a hematita hidratada.
Cor: castanha a preta
É o que dá cor amarelada aos solos e as
rochas em decomposição
Hematita:
cor preta e cinza escuro
Brilho metálico
Traço: vermelho-sangue
Ocorre tanto nas rochas magmáticas como nos solos
É o que dá cor avermelhada aos solos
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Influência do material de origem sobre a cor do solo
Óxidos de ferro:
Hematita  cor avermelhada aos solos
Limonita  cor amarelada aos solos
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Calcita (CaCO3)

Cor: branca, rósea, cinza...
 Brilho vítreo
 Dureza: 3
 Densidade: 2,7
 Clivagem segundo três plano.
•
Efervesce com ácido clorídrico (HCl) a frio e é
levemente solúvel em chuva ácida.
•
Forma as rochas sedimentares calcárias e por
metamorfismo o mármore.
• A solução
de rochas calcárias forma grutas, cavernas,
estalagmites e estalactites.
Dolomita (CaMg(CO3)2)

Cor: branca, cinza-amarelada.
 Brilho vítreo
 Dureza: 3,5
 Densidade: 2,85
 Clivagem segundo três plano.
•
Distingue-se da calcita por pequena ou nenhuma efervescência com
HCl a frio. Efervesce com HCl a quente ou quando pulverizada.
15
16
Rochas
Rochas magmáticas ou ígneas: formadas pela solidificação
do magma, material encontrado no interior do globo terrestre.
Podem ser plutônicas (ou intrusivas, ou abissais), solidificadas
no interior da crosta, e vulcânicas (ou extrusivas, ou efusivas),
consolidadas na superfície.
Rochas sedimentares: formadas pela consolidação de
sedimentos (compactação e cimentação de solos) a baixas
temperatura e pressão.
Rochas metamórficas: formadas a elevadas temperatura e
pressão, mas sem fusão completa, desenvolvendo novos
minerais.
Ciclo Geológico – Solos/Rochas
Magma
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Influência da profundidade (tensão) e temperatura na
determinação de um tipo de rocha
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PROFUNDIDADE EM KM
Litificação de
sedimentos
Metamorfismo
Regional
Início de fusão do Granito
Fusão parcial
Fusão completa (magma)
Metamorfismo
Térmico
TEMPERATURA EM GRAUS (oC)
Base da crosta continental
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Rochas
Rocha Sedimentar
Rocha Ígnea 25%
Rocha Ígnea
Rocha Sedimentar
95%
Volume
Área
Constituição Litológica da Crosta Terrestre.
20
Rochas Magmáticas ou ígneas

Formadas pela solidificação do magma, material encontrado no
interior do globo terrestre.
Magma: material rochoso em fusão existente no interior da Terra e
constituído por uma mistura complexa de silicatos, óxidos, fosfatos
e titanatos líquidos, que por solidificação, formam as rochas. Água
pode ocorrer na proporção de 5 a 6%. (Chiossi, 1983)
Lava: nome que se dá ao magma que atinge a superfície da Terra.
Contém cristais em suspensão e bolhas de gás. (Chiossi, 1983)
21
Rochas Magmáticas ou ígneas

Classificadas por 2 fatores:
- Granulometria
- Composição química
“Assim duas rochas de mesma composição química
mas de granulometrias diferentes terão nomes
diferentes” (Castello, 1998)
Ex.: Granito e Riolito
22
Rochas Magmáticas ou ígneas
Granulometria:
Refere-se ao tamanho e a disposição dos minerais que constituem a
rocha. A granulometria depende da profundidade (velocidade de
resfriamento) em que a rocha foi formada.
Rochas Intrusivas, ou Plutônicas ou Abissais: são rochas formadas
dentro da crosta terrestre, a grandes profundidades (vários quilômetros),
em que o processo de resfriamento é muito lento, dando a possibilidade
de os cristais desenvolverem-se sucessivamente formando uma textura
eqüigranular fanerítica (granulação grossa). Ex. Granito.
Pegmatito  designação dada a uma rocha ígnea de grão grosseiro em
o que o tamanho dos grãos (minerais) é igual ou maior que 20 mm.
Ocorre quando o magma contem muitos gases e matéria volátil de forma
que sua mobilidade fique tão grande fazendo com que os minerais se
agreguem mais.
23
Rochas Magmáticas ou ígneas
Rochas Extrusivas, ou Vulcânicas, ou Efusivas: são rochas formadas à
superfície da crosta. O resfriamento é tão brusco que todos os minerais
se cristalizam juntos e não se segregam. A granulometria é finíssima e
não se consegue individualizar os diferentes minerais (textura afanítica).
Ex. Basalto
Textura vesicular  casos que o desprendimento de gases contidos na
lava, sob a forma de bolhas, que podem ser retidas com a consolidação
da lava.
Textura Porfirítica  Matriz muito fina onde “flutuam” grãos grosseiros.
Ocorre quando a alguma profundidade inicia-se o processo de
cristalização com granulometria grosseira, mas antes que o processo se
complete a massa semi-fundida é levada bruscamente à superfície.
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Rochas Magmáticas ou ígneas
Textura eqüigranular
Textura porfirítica
Rochas Hipoabissais: são rochas formadas em profundidades
intermediárias entre as rochas vulcânicas e as rochas plutônicas, tendo
ocorrência em forma tabular (dique), camada (sill) ou filonar.
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Rochas Magmáticas ou ígneas
Composição Química:
Classificação feita pela cor: claro, escuro e média. A partir da cor da
mistura de minerais claros (félsicos) e escuros (máficos).
Uso da cor na identificação química das rochas
Cor
Nome
Máficos
Teor de SiO2
Nome
Clara
Leucocrática
<30%
>65%
Ácida
Intermediária
Mesocrática
30 a 60%
52% a 65%
Neutra
Escura
Melanocrática
>60%
45% a 52%
Básica
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Rochas Magmáticas ou ígneas
Granulação Grossa
Faneríticas
Granito – cor clara
Diorito – intermediária
Gabro – cor escura
Granulação Fina
Afaníticas
Riolito – cor clara
Andesito – intermediária
Basalto – cor escura
Vulcânicas
Obsidiana – preta
e vítrea
Pedra-pome –
leve, poros
grandes e vítrea
O Diabásio é uma rocha intermediária entre o gabro e o basalto
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Rochas Magmáticas ou ígneas
Granito
Intrusiva
Granulometria
grossa
Cor: cinza-clara a bem escura,
amarelada, rósea ou vermelha
 Leucocrática
Contém feldspato, quartzo, mica e
anfibólico (+ comum hornoblenda)
Riolito

Extrusiva
Granulometria fina / porfirítica
Cor: cinza avermelhada, azulada e
até quase preta
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Rochas Magmáticas ou ígneas
Andesito
Diorito
Intrusiva
Granulometria
grossa
Cor: cinza escuro
 Contém minerais escuros
(anfibólicos, piroxênios ou biotita)

Extrusiva
Granulometria fina
Cor: cinza escuro, verde escuro
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Rochas Magmáticas ou ígneas
Gabro
Intrusiva
Granulometria
grossa
Cor: preta ou verde escura
Basalto

Extrusiva
Granulometria vítrea ou porfirítica
Cor: preta, as vezes cinza escura
ou castanha
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Rochas Magmáticas ou ígneas
Obsidiana

Sienito


Diabásio
Jucupiranguito
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Rochas Magmáticas ou ígneas
Periodito
Traquito
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Ocorrências de Rochas Magmáticas
Formas de ocorrência de rochas magmáticas
(derrame, sil, dique, batólito, stock, neck vulcânico, diques e lacólito)
Ocorrências de Rochas Magmáticas
Batólitos: são grandes massas de rochas intrusivas, usualmente
graníticas. Quando expostas pela erosão ocupam grandes áreas (um a
centenas de quilômetros).
Estoque (stock): Intrusão semelhante a um batólito, mas em menores
proporções.
Lacólitos: formados pela injeção do magma nas rochas preexistentes. Se
intercalam entre as rochas dispostas em camadas, levantando as de
cima.
Sills: são camadas de rocha de forma tabular, relativamente pouco
espessas, proveniente da consolidação de um magma que penetrou as
camadas da rocha encaixante, em posição aproximadamente horizontal.
Possuem superfícies paralelas.
Diques: são em forma mais ou menos tabulares, normalmente verticais,
que cortam angularmente as camadas das rochas preexistentes.
Ocorrências de Rochas Magmáticas
Neck Vulcânico: tem aproximadamente a forma de um cilindro vertical,
com diâmetros variando de 100 m a mais de 1 km. Constituem antigas
chaminés de vulcões.
Derrames: o magma quando atinge a superfície da crosta se esparrama
e resfria-se rapidamente formando uma rocha em forma de placa.
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Ocorrências de Rochas Magmáticas
Perfil esquemático de um estrato-vulcão