Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro - R1

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE AGRONOMIA
DEPARTAMENTO DE GEOCIÊNCIAS
Trabalho de Graduação
Caracterização Geomecânica e Tecnológica para os Litotipos
Ocorrentes na Pedreira ESAM, Município de
Nova Iguaçu – Rio de Janeiro.
Aluno
Lucas Audi Morokawa
200904014-5
Orientador
Prof. Dr. Rubem Porto Junior
(DG/IA/UFRuralRJ)
Julho de 2014
1 – MOROKAWA, LUCAS AUDI
Caracterização Geomecânica e Tecnológica para os Litotipos Ocorrentes na
Pedreira ESAM, no Município de Nova Iguaçu – Rio de Janeiro
Curso de Geologia / Departamento de Geociências
Instituto de Agronomia / Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro – UFRRJ
[Seropédica]
Ano 2014
Trabalho de Graduação submetido ao Curso de Graduação em Geologia da
Universidade Federal do Rio de Janeiro.
Área de Concentração: Geologia Aplicada
II
Agradecimentos
Agradeço aos meus pais, Ana Maria Audi e Tokitika Morokawa, meu irmão Henrique Audi
Morokawa e toda minha família, pelo apoio e amor oferecidos durante minha trajetória.
Ao meu orientador Rubem, por todos os ensinamentos transmitidos durante esta fase, pela
dedicação, pela paciência e principalmente pela confiança.
A turma de Geologia do ano de 2009, por todas as amizades conquistadas durante o
curso.
A família M6 - 3º, principalmente ao quarto 665, por todos os momentos de convívio.
A todos os professores e funcionários do Departamento de Geociências.
Á Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro.
E a todos aqueles que não foram citados, mas que contribuíram diretamente ou
indiretamente para a conclusão desta etapa.
III
Resumo
Este estudo foi realizado na Empresa Santo Antônio de Mineração – ESAM, localizada na
Serra de Madureira, inserida no Maciço Gericinó-Mendanha, no município de Nova Iguaçu – RJ. O
estudo em pauta busca um melhor entendimento sobre as rochas ocorrentes da Pedreira ESAM,
apresentando as características de campo dos litotipos ocorrentes e analisadas suas
características tecnológicas a partir de resultados obtidos por variados testes e ensaios
realizados. Na área estudada foi constatada dois conjuntos litológicos denominados unidade
encaixante e vulcânica. Na primeira ocorrem ortognaisses e paragnaisses. Na segunda rochas de
afinidade alcalina agrupadas sob o nome de traquitos e outras máficas, agrupadas sob o nome de
diabásio/basalto. Foram realizados ensaios de massa específica seca, porosidade aparente,
absorção de água, desgaste Amsler, compressão uniaxial, velocidade de propagação de ondas
longitudinais, resistência ao impacto, flexão de três pontos, perda ao fogo e teste ao esclerômetro.
Os litotipos analisados foram o ortognaisse diorítico a quatzo-dioritico, ortognaisse granodiorítico a
granítico, traquito e diabásio, em estado são e levemente alterado.
IV
Índice Geral
Agradecimentos
Resumo
Índice Geral
Índice de Figuras
Índice de Tabelas
Página
III
IV
V
VI
VII
Parte 1 – Introdução
1.1 Objetivos
1.2 Localização e Acesso
1.3 Métodos de Trabalho
1
1
2
3
Parte 2 - Aspectos Fisiográficos da Região Estudada
2.1 Geomorfologia
2.2 Hidrografia
2.3 Clima
2.4 Vegetação
4
4
5
5
6
Parte 3 - A Geologia Regional e Local
3.1 Caracterização da Geologia Regional
3.1.1 A Geologia do Maciço do Mendanha
7
7
8
Parte 4 - A Geologia da Pedreira ESAM
4.1 Aspectos da Geologia de campo
11
11
Parte 5 - A Caracterização Geotécnica
5.1 Ensaios e Testes realizados
5.2 Normas Técnicas e Instituições Normalizadoras
5.3 Classificações Geomecânicas
5.4 Ensaios e Testes Realizados
5.4.1 Massa Específica Seca
5.4.2 Porosidade Aparente
5.4.3 Absorção de Água
5.4.4 Desgaste Amsler
5.4.5 Compressão Uniaxial
5.4.6 Velocidade de Propagação de Ondas Longitudinais
5.4.7 Resistência ao Impacto de Corpo Duro
5.4.8 Flexão de Três Pontos
5.4.9 Perda ao Fogo
5.4.10 Ensaios Mecânicos com Esclerômetro
17
17
18
19
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30
Parte 6 - Análise e Discussão dos Resultados
33
Parte 7 – Conclusões
35
Referências Bibliográficas
36
V
Índice de Figuras
Figura
Figura 1
Figura 2
Figura 3
Figura 4
Figura 5
Figura 6
Figura 7
Figura 8
Figura 9
Figura 10
Figura 11
Figura 12
Figura 13
Figura 14
Figura 15
Figura 16
Figura 17
Figura 18
Figura 19
Figura 20
Figura 21
Figura 22
Legenda
Localização da pedreira.
Compartimentação tectônica da Região SE brasileira (dados de Heilbron et,
al., 2004)
Adaptado de Mapa Geológico do Estado do Rio de Janeiro, CPRM, em
destaque, o Maciço Gericinó-Mendanha.
Ortognaisses ocorrem quase na totalidade da frente de produção
examinada.
Ortognaisse em contato com as rochas vulcânicas ocorrentes sob forma de
diques.
Ortognaisse bandado.
Ortognaisse granítico.
Conjunto se mostra fortemente deformado.
Intrusões verticais a sub-verticais.
Diques com espessura variando de centimétrica a métrica.
Visão geral do traquito.
Diabásio em contato com ortognaisse.
Fraturas de alívio.
Resultados dos ensaios de massa específica.
Resultados dos ensaios de porosidade aparente.
Resultados dos ensaios de absorção de água.
Resultados dos ensaios de desgaste Amsler.
Resultados dos ensaios de compressão uniaxial.
Resultados dos ensaios de velocidade de propagação de ondas
longitudinais.
Resultados dos ensaios de resistência ao impacto.
Resultados dos ensaios de flexão de três pontos.
Resultados no gráfico de Schmidt.
Página
2
7
9
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16
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32
VI
Índice de Tabelas
Tabela
Tabela 1
Tabela 2
Tabela 3
Tabela 4
Tabela 5
Tabela 6
Legenda
Instituições normalizadoras e ensaios correspondentes (Alencar et al,
1995).
Valores dos ensaios realizados.
Resultados dos ensaios de perda ao fogo.
Resultados dos ensaios de densidade.
Resultados dos ensaios de dureza.
Resultados dos ensaios de resistência.
Página
18
20
30
31
31
31
VII
1- Introdução
O município do Rio de Janeiro e seus arredores estão num período de desenvolvimento
onde ocorre uma alta demanda por agregados, tais como britas e areias. Esta demanda é
sustentada pelo forte crescimento do mercado da construção civil, impulsionado pelo crescimento
econômico que por sua vez se relaciona com a realização de uma série de grandes eventos
esportivos de âmbito mundial, que serão sediados na cidade do Rio de Janeiro.
A Empresa Santo Antônio de Mineração - ESAM explora e comercializa agregados para
construção civil no mercado de baixada fluminense e região metropolitana do Rio de Janeiro
desde 1949. Ocupa uma área total de 160 hectares no município de Nova Iguaçu – RJ. Trata-se
de uma mineração de brita e de seus derivados.
Especificamente para a área, são poucos os estudos relacionados à geologia. A pedreira
ESAM é hoje a maior e mais produtiva na área de produção de brita da região, e sua proximidade
com os centros consumidores a colocam em posição privilegiada em termos de importância. É
necessário estudar os litotipos ocorrentes, devido à proximidade com o Rio de Janeiro e a
importância econômica da região. Estes fatos justificam da realização deste trabalho.
1.1 Objetivos
O objetivo deste trabalho é apresentar a geologia da área e os seus principais litotipos,
além da caracterização geomecânica e tecnológica para os litotipos ocorrentes.
A partir da análise de ensaios e testes de bancada serão definidos se o material
proveniente da pedreira está dentro dos padrões aceitos para uso como rocha ornamental.
1
1.2 Localização e Acesso
A pedreira ESAM está localizada na avenida Abílio Augusto Távora, 3793, bairro Jardim
Alvorada no Município de Nova Iguaçu na Baixada Fluminense do Estado do Rio de Janeiro
(Figura 1). A jazida encontra-se entre os paralelos 22°46’00’’ e 22°46’50’’ de latitude sul e entre os
meridianos 43°30’20’’ e 43°29’60’’ de longitude oeste. Sua maior porção está localizada na parte
oeste da folha Baía de Guanabara (SF 23-Z-B-IV) e a menor porção na parte leste da folha Itaguaí
(SF 23-Z-B-VI), na escala 1:100.000 do IBGE.
Para se dirigir a pedreira a partir do município do Rio de Janeiro, existem 2 opções: Pela
avenida Brasil a partir do centro, curva à esquerda na rodovia Presidente Dutra/BR-116, vire à
direita na av. Recife e vire à direita na av. Abílio Augusto Távora e seguir pela avenida até o
número 3793, onde se encontra a pedreira ESAM; Pela avenida Brasil a partir da zona oeste, vire
à direita na estrada Rio São Paulo, vire à direita na av. Abílio Augusto Távora e seguir pela
avenida até o número 3793, onde se encontra a pedreira ESAM.
Figura 1: Localização da pedreira.
2
1.3 Métodos de Trabalho
Para a caracterização geomecânica e tecnológica dos litotipos ocorrentes na pedreira
ESAM, foram estabelecidos algumas etapas de trabalho para melhor entendimento do estudo.
Foram definidas quatro etapas principais que resultaram neste trabalho.
Etapa 1 - Pré-campo:
Nesta etapa inicial, foi feita um levantamento bibliográfico sobre a área em estudo, sendo o
enfoque principal na caracterização geológica e geotécnica dos litotipos ocorrentes, além de
informações sobre os ensaios mecânicos disponíveis e sua metodologia.
Etapa 2- Etapa de campo:
Envolveu a realização do trabalho de campo que consistiu na visita a pedreira ESAM,
onde foram observadas as características geológicas e físicas da área, foram descritas as
características dos litotipos em campo e foi realizada a coleta das amostras.
Etapa 3 - Etapa de Laboratório:
Esta etapa envolveu a interpretação dos dados obtidos a partir dos ensaios caracterização
tecnológica realizados em cada litotipo. Os ensaios de valores de massa específica seca
,porosidade aparente, desgaste Amsler, compressão uniaxial, velocidade de propagação de ondas
longitudinais, resistência ao impacto, flexão de três pontos e teste ao Esclerômetro foram
realizados no laboratório da PUC e os ensaios de absorção de água e perda ao fogo realizados no
laboratório da Coppe-UFRJ.
Etapa 4 - Etapa de Gabinete:
A última etapa deste trabalho envolveu a interpretação conjunta de todos os dados obtidos
para a produção deste trabalho de conclusão de curso.
3
2 - Aspectos Fisiográficos da Região Estudada
2.1 - Geomorfologia
As linhas de relevo do Maciço Gericinó-Mendanha estão orientadas no sentido WSW-ENE
possuindo topografia bastante acidentada (Nimer, 1979). Apresentam blocos falhados deslocados
transversalmente impondo nítido controle estrutural sobre a morfologia (Radam Brasil, 1983).
O Maciço do Gericinó-Mendanha está inserido na unidade geomorfológica de colinas e
maciços costeiros. É circundado pela unidade planície costeira, localizada na faixa de
dobramentos remobilizados que se estendem ao longo da costa do Estado do Rio de Janeiro
(Costa, 1986).
Este maciço destaca-se na paisagem da planície litorânea e da Baixada Fluminense por
seu posicionamento topográfico privilegiado. Trata-se de uma região de relevo bastante
acidentado, formada por muitas escarpas e elevações, cujo ponto máximo atinge 974 m (Costa,
1986).
Os vales se apresentam em forma de “V” com vertentes simétricas nas várias etapas de
seu percurso, como observado nos vales do Rio Dona Eugênia, Mata Fome e Levi, sendo
acomodados de modo geral em rochas subvulcânicas (Vieira & Klein, 2004).
Uma grande área de planície e de colinas com cristas e vertentes convexas (meiaslaranjas), numerosas (mar de morros) e com altitudes inferiores às dos maciços. As colinas em
formato de meias-laranjas tendem a ser em maior número à medida que se aproximam do maciço
de Tinguá e dos contrafortes da Serra do Mar (região de Jaceruba).
4
2.2 - Hidrografia
O Município de Nova Iguaçu é ricamente drenado por diversos rios, córregos e canais.
Esta malha é constituída de duas bacias: a do Rio Iguaçu e a do Rio Sarapuí. Estas bacias se
projetam para a Baía de Guanabara e a Bacia do Rio Guandu. O Rio Iguaçu, que nasce no
Maciço do Tinguá, foi, até 1858, responsável por grande parte do desenvolvimento econômico do
Município.
Uma cadeia de montanhas entre o Maciço do Tinguá e o Maciço Gericinó-Mendanha atua
como um importante divisor de águas do Município, opondo a rede de drenagem a leste e a oeste.
A extensão total dos rios do município de Nova Iguaçu é de 200 km.
A bacia do rio Guandu abrange os rios: Santana, São Pedro, Santo Antônio, D’Ouro,
Ipiranga, Cabuçu, Cabenga e Guandu-Mirim. A bacia do rio Iguaçu abrange os rios Paiol, das
Velhas, Botas, Ana Felícia, Tinguá, Barreiras, Boa Esperança e Adrianino. A bacia do rio Sarapuí
é constituída pelos rios Maxambomba, da Prata e Dona Eugenia.
2.3 - Clima
O clima da região é relativamente uniforme durante todo o ano. No verão, em decorrência
do grande calor e da elevada umidade relativa, ocorrem fortes chuvas, enquanto no inverno, os
totais pluviométricos são mais baixos.
De acordo com a classificação de Köppen, baseada nos valores médios de temperatura e
precipitação, o clima da região em apreço classifica-se, genericamente, como Cw, ou seja, clima
temperado brando com verão quente e inverno seco. Devemos realçar que esse critério, por seu
caráter sazonal, não caracteriza completamente as condições ambientais do local, porém, ele
fornece indicações bastante aproximadas dos aspectos climáticos vistos na região.
Os maiores índices pluviométricos acontecem no período de dezembro a março, ao final
do qual, a intensidade de chuvas vai diminuindo gradativamente, chegando a valores mínimos
entre junho e setembro. De acordo com o estudo da distribuição das chuvas na região, verifica-se
que janeiro é o mês mais chuvoso, com uma média que oscila ao redor de 196 mm; e agosto, o
mês mais seco, tendo uma precipitação média por volta de 35 mm. Possui temperatura média
anual 21,8°C e precipitação média anual 2.105mm.
5
2.4 - Vegetação
No município de Nova Iguaçu, cerca de 40 por cento da área total da cidade encontra-se
coberta por formações vegetais significativas (vegetações primárias, secundárias ou pioneiras).
Desse total, 33% correspondem à cobertura original da Mata Atlântica, um dos mais ricos
ecossistemas do planeta. Cerca de 30 por cento está comprometido com o uso urbano e o
restante corresponde à atividade agrícola e as áreas de campo e pastagem. Ou seja, as áreas
onde a vegetação natural ou primitiva foi substituída para práticas de agricultura ou para o
criatório. Uma pequena parcela da superfície total do município corresponde a áreas sujeitas a
inundações e áreas degradadas.
6
3 – A Geologia Regional e Local
3.1 Caracterização da Geologia Regional
A área estudada está localizada na região do estado do Rio de Janeiro denominada
Baixada Fluminense e no contexto geológico tectônico regional, inserida no Terreno Oriental da
Faixa Ribeira, com direção estrutural NE-SW.
A faixa Ribeira está inserida na Província Mantiqueira, sendo limitada ao norte pela Faixa
Araçuaí, a W-NW pela porção meridional do Cráton de Luiz Alves (Heilbron et al., 2004). A
compartimentação tectônica da Faixa Ribeira estabelecida no seu setor central compreende
quatro terrenos tectono-estratigráficos: Ocidental, Paraíba do Sul/Embú, Oriental e Cabo Frio
(Figura 2).
Figura 2: Compartimentação tectônica da Região SE brasileira (dados de Heilbron et, al., 2004).
Legenda: (8,9) Terreno Ocidental; (10) Paraíba do Sul; (11,12) Terreno Oriental; (13) Terreno
Cabo Frio; (CTB) Limite Tectônico Central
7
Esta faixa orogênica neoproterozóica é interpretada como resultado de um longo ciclo de
convergências e colisões de massas continentais outrora dispersas, e que levou a formação do
continente Gondwana, há cerca de 500Ma.
Na evolução geológica desta área, o episódio importante foi sua separação do Continente
Africano, através de grandes fraturas na crosta terrestre (ruptura do continente Gondwana),
originando o Oceano Atlântico. Posteriormente essa região foi palco de amplos movimentos
verticais.
O Terreno Oriental, onde está inserido o maciço é caracterizado pela presença marcante
de ortognaisses gerados em ambiente colisional, por marcada presença de grandes dobras
isoclinais recumbentes e faixas de cisalhamento dúctil-rúptil contendo granitóides sin a pós
colisionais.
A
colagem
desses
terrenos
está
dividida
em
cinco
eventos
tectônicos
(Mesoproterozóicos- Neoproterozóico):
• Pré-colisional (630-595 Ma) responsável pela formação do Arco Rio Negro;
• Sin-colisional que ocorreu entre 590 a 563 Ma, como resultado da colisão entre os
terrenos Ocidental e Oriental onde há geração de granitos milonitizados do tipo S;
• Colisional final associado à convergência oblíqua (565-540 Ma), associada a intenso
plutonismo;
• Pós colisional (540-520 Ma); acarretando em zonas de cisalhamento dúcteis sub-verticais
predominantemente dextrais;
• Último evento transicional representado por zonas de cisalhamentos transicionais (520480 Ma) relacionados com relaxamento termal do orógeno.
3.1.1 - A Geologia do Maciço do Mendanha
A área da pedreira está localizada na Serra de Madureira, que pertence localmente ao
Maciço do Mendanha em destaque na figura 3. Também pode ser chamado de acordo com sua
fácie de Maciço de Gericinó, Marapicu ou Mendanha. É constituído basicamente de um
embasamento cristalino de idade neoproterozóica e uma fase magmática ocorrida no cretáceo,
sendo que a área em estudo se situa exclusivamente no embasamento, que ocorre na borda do
maciço.
8
O Maciço Gericinó tem forma de facólito e encontra-se encaixado na concavidade de uma
dobra dos gnaisses que ocorrem no município do Rio de Janeiro e Baixada Fluminense,
estruturada segundo uma mega-anticlinal com o flanco ocidental de direção NE e o flanco oriental
de direção NNW (Helmbold et al., 1965).
Dos três grandes maciços encontrados na cidade do Rio de Janeiro, este é o que não está
completamente nos limites da cidade, visto que a maior parte dele se encontra nos municípios de
Mesquita e de Nova Iguaçu. Está localizado no extremo setentrional da região carioca e tem como
ponto culminante o Pico do Guandu, com 964m de altitude, situado ao norte do Morro do Gericinó,
que tem altitude de 887m. Apresenta uma orientação NE-SW, tem seu flanco meridional abrupto,
caindo suavemente para norte. Neste maciço, na vertente para o Rio de Janeiro, foi criado o
Parque Natural Municipal do Mendanha, e na parte voltada para Nova Iguaçu foi criado o Parque
Municipal de Nova Iguaçu.
Figura 3: Adaptado de Mapa Geológico do Estado do Rio de Janeiro, CPRM, em destaque, o
Maciço do Mendanha.
9
O embasamento cristalino corresponde aos ortognaisses, estes correlatos as séries
definidas inicialmente por Helmbold (1965). Constituído de uma seqüência ortoderivada (Série
Inferior) e outra paraderivada (Série Superior). A Série Inferior foi definida como correspondendo a
um conjunto de rochas gnáissicas e migmatíticas de inequívoco caráter magmático. Inclui
gnaisses de composição básica a intermediária foliados. As rochas apresentam evolução
policíclica com estruturação bastante complexa. A Série superior, inicialmente entendida como
formada essencialmente por rochas de derivação sedimentar, estudos mais recentes (Silva &
Silva, 1987; Pires et. al. 1989) demonstram a existência de um conjunto ortoderivado inserido no
pacote conhecido como Série Superior.
Os ortognaisses associam-se às rochas do Complexo Rio Negro são produtos do
metamorfismo de rochas ígneas mais antigas, geradas entre 630 e 600 milhões de anos atrás. A
unidade Rio Negro foi proposta inicialmente como um conjunto migmatítico a granítico por Matos
et al.(1980). Foi redefinida por Tupinambá et al.(1996) como um complexo ortoderivado
constituído por ortognaisses e granitóides (diorito, tonalito gnaisse, leucogranito e gnaisse
porfiróide). As rochas do CRN afloram por mais de 300 km ao longo do Terreno Oriental, e
apresentam pelo menos três séries de evolução magmática. Está representado na figura 3 no
domínio Nγ1r.
A fase magmática que ocorreu no Cenozóico gerou rochas de natureza alcalina,
compreendendo Nefelina Sienitos, traquitos, tinguaítos, e fonolitos predominantes, ocorrendo em
forma de intrusões (diques stocks), com idades de 65Ma e 40Ma (CPRM, 2012). Esta fase foi
muito discutida, pois houve a hipótese de que haveria um vulcão extinto, gerando diversos
trabalhos publicados tanto a favor da hipótese e diversos outros contra a hipótese. Hoje a teoria
mais aceita, é que a feição é um conduto vulcânico erodido. Nesta unidade está localizada a
Pedreira Irmãos Vigné Ltda., que é formada por um stock de sienito, cortado por diques de fonolito
e traquito, uma pedreira vizinha a ESAM, mas que possui litologias totalmente diferentes. Está
demonstrado na figura 3 como o domínio KTλs.
O domínio de baixada apresenta uma variedade de ambientes deposicionais sedimentares
do cenozóico (terciário e quaternário), sendo a sua maioria coberto pelos depósitos aluvionares, e
em menos parte depósitos coluvionares e fluviais. Os depósitos aluvionares são constituídos de
areias e cascalhos, com camadas subordinadas de argilitos de planície de inundação e meandros
abandonados. As areias são quartzosas ou quartzo-feldspáticas, dependendo do grau de
retrabalhamento e posição em relação às áreas serranas. Está demonstrada na figura 3 como o
domínio Qha, ocorrendo nas cotas mais baixas da região.
10
4 - A Geologia da Pedreira ESAM
4.1 Aspectos da Geologia de campo
Toda a frente é caracterizada pela presença de dois litotipos gnáissicos que correspondem
às rochas do embasamento, cortados por um granitóide, sendo este conjunto representativo das
rochas neoproterozóicas. Esse conjunto é então intensamente recortado por um grande número
de diques verticais a sub-verticais de espessuras centimétricas de composição basáltica e
traquítica/fonolítica. A seguir serão descritos os litotipos da pedreira, sendo subdivididos em
unidade encaixante e unidade vulcânica.
 As Rochas da "Unidade Encaixante"
A unidade encaixante é constituída por ortognaisses de composições que variam de
quartzo diorítica a granítica que ocorrem na quase totalidade da frente de produção examinada
(Figura 4). Eles mantêm contatos com gnaisses paraderivados, bem observados na porção oeste
da frente de produção, e com as vulcânicas ocorrentes sob forma de diques (Figura 5). Nesta
unidade foram identificados ortognaisses com dois tipos composicionais distintos, além do
paraderivado.
Ortognaisse quartzo-diorítico caracterizado por bandamento conspícuo, onde intercalam-se
bandas félsicas, que contêm quartzo e feldspato de granulometria variando de fina a grossa (1-4
mm), e bandas máficas, que contêm principalmente biotita com granulometria variando de média a
grossa (2-4 mm)(Figura 6).
Ortognaisse granítico inequigranular (médio a grosso) com cristais de feldspato
preferencialmente orientados, preservando, contudo, a sua forma tabular. Composto por
plagioclásio, k-feldspato, biotita e quartzo. Possui textura granonematoblástica (Figura 7).
O
tipo
paraderivado
é
um
plagioclásio-biotita-granada
gnaisse
de
textura
granonematoblástica com realce dos grãos de granada que atingem cerca de 3 mm. É um tipo de
tonalidade clara com bandamento conspícuo e predomínio de bandas félsicas quartzo-feldspáticas
com granada.
11
Figura 4: Ortognaisses ocorrem quase na totalidade da frente de produção examinada.
Figura 5: Ortognaisse em contato com as rochas vulcânicas ocorrentes sob forma de diques.
12
O conjunto gnáissico mostra-se fortemente deformado (Figura 8) com foliação espaçada
bem definida. Presença de grãos de plagioclásio ovalados aponta para esforços distensivos.
Fraturamento posterior está imposto a estas rochas. Padrão de fraturamento ortogonal é
facilmente identificado.
 As Rochas da "Unidade Vulcânica"
As rochas vulcânicas intrusivas (diques) são de dois tipos: basaltos e traquitos. Além de
ocorrerem de forma individualizada em diques de espessuras centimétricas (entre 10 e 30 cm)
verticais a sub-verticais, ocorrem ainda formando intrusões compostas de espessuras variadas
podendo chegar a até cerca de 4 metros de espessura (Figura 9).
Rochas Traquíticas
As rochas alcalinas presentes na Pedreira ESAM, correspondem a uma enorme
quantidade de diques, com composições variáveis desde os tipos félsicos (predominantes em
número) aqui caracterizados como traquitos, até os tipos máficos (restritos em ocorrência) de
composição lamprofírica. A espessura destes diques varia de poucos centímetros a métrica
(esses bem mais restritos em número) (Figura 10).
Um dos litotipos da unidade vulcânica é representado por traquitos porfiríticos. Pode
apresentar faciologias variadas, mas a principal é um traquito porfirítico cinza-claro a esverdeado.
É caracterizado pela presença de fenocristais de álcali-feldspato com pequena variação
granulométrica, os quais apresentam, em geral, dimensões submilimétricas, eventualmente
atingindo até aproximadamente 1,0 cm. Esses fenocristais perfazem cerca de 20% do volume total
da rocha e encontram-se imersos em uma matriz afanítica. Essas rochas possuem grande
quantidade de vesículas quase que invariavelmente preenchidas e cavidades miarolíticas, orifícios
oriundos do desprendimento de gases contidos durante seu posicionamento. Pode variar para
tipos de cores levemente lilás a roxo quando mais intemperizados (Figura 11).
Do ponto de vista estrutural ocorre em diques sub-verticais centimétricos preenchendo
fraturas nos gnaisses encaixantes. Pela quantidade e pequena espessura, em muitos casos, se
assemelham a ocorrências sob forma de enxames de diques.
13
1cm
Figura 6: Ortognaisse bandado.
Figura 7: Ortognaisse granítico
25cm
Figura 8: Conjunto se mostra fortemente
deformado.
Figura 9: Intrusões verticais a subverticais.
14
Rochas Basálticas (Diabásios)
As rochas basálticas observadas na frente de produção corresponde á presença de diques
verticais a sub-verticais, centimétricos a métricos em contato com as rochas gnáissicas
encaixantes (Figura 12). Presença de pequenas venulações para o interior da massa encaixante
podem ser observadas. São litotipos hipocristalinos, afaníticos que apresentam nas faces externas
finas camadas carbonáticas de não mais do que 1 mm de espessura. Trata-se de uma rocha de
cor preta, com matizes do castanho escuro, com padrão de fraturamento ortogonal.
Eventualmente podem ser encontrados enclaves de rocha encaixante na parte mais externa da
intrusão.
Pode ser observado ainda muitas fraturas de alívio que em combinação com os planos de
fratura impostos pelas múltiplas intrusões, fragmenta fortemente o conjunto rochoso (Figura 13).
Fraturas de alívio com espaçamento centimétrico são observadas e servem como condutos para
passagem de água. Alguns segmentos do afloramento mostram-se muito úmidos.
15
1m
2m
Figura 10: Diques com espessura
variando de centimétrica a métrica.
Figura 11:Visão geral do traquito.
0,5m
1m
Figura 12: Diabásio em contato com
ortognaisse.
Figura 13: Fraturas de alívio.
16
5 - A Caracterização Geotécnica
5.1 Ensaios e Testes realizados
Para uma rocha ser considerada ornamental ou de revestimento, deve atender uma série
de especificações. A obtenção destas especificações se dá a partir da caracterização tecnológica
da rocha.
A caracterização tecnológica de rochas é realizada por meio de ensaios e análises, cujo
principal objetivo é a obtenção de parâmetros petrográficos, químicos, físicos e mecânicos do
material, que permitam a qualificação da rocha para uso no revestimento de edificações.
Os ensaios procuram representar as diversas solicitações às quais a rocha estará
submetida durante todo o processamento até seu uso final, quais sejam extração,
esquadrejamento, serragem dos blocos em chapas, polimento das placas, recorte em ladrilhos
etc.
Para cada rocha analisada, foram confeccionadas amostras de rocha sã e amostras de
rocha levemente alterada. Foram realizados os seguintes ensaios tecnológicos:

Valores de massa específica seca

Porosidade aparente

Absorção de água

Desgaste Amsler

Compressão uniaxial

Velocidade de propagação de ondas longitudinais

Resistência ao impacto

Flexão de três pontos

Perda ao fogo

Teste ao Esclerômetro (resistência, dureza Schmidt e densidade)
A partir dos resultados desses ensaios, podem ser definidas as possibilidades de utilização
das rochas para diferentes ambientes e finalidades nas edificações. Tais possibilidades incluem o
uso em revestimentos de pisos, fachadas, bancadas, pias, colunas, arte funerária, e muitos
outros.
17
5.2 - Normas Técnicas e Instituições Normalizadoras
Para a realização dos ensaios referentes à rocha ornamental, foram elaboradas diversas
normais técnicas por diferentes instituições. As normas catalogadas referem-se a amostragem,
terminologias, nomenclatura, métodos de ensaios e especificações.
As normas sobre terminologia e nomenclatura são úteis para entendimento dos termos e
conceitos expressos no texto das outras normas. As normas sobre especificações procuram
colocar referenciais de qualidade para as rochas de acordo com diversos fins. As normas dos
métodos de ensaios permitem conhecer os procedimentos sugeridos por cada uma das
instituições normalizadoras, para se obter os valores de uma ou de várias propriedades.
As instituições normalizadoras, assim como os ensaios correspondentes estão
apresentados na tabela 1.
Tabela 1: Instituições normalizadoras e ensaios correspondentes (Alencar et al, 1995).
Ensaio
ASTM
DIN
AFNOR
UNI
NBR
Análise Petrográfica
C-295
X
B-10301
9724/1
15845
Índices Físicos
C-97
52102
B-10503
52103
B-10504
9724/2
15845
52112
B-10510
9724/5
15845
Resistência a Flexão
C-99
C-880
Resistência ao Impacto de Corpo Duro
C-170
X
X
X
15845
Resistência à Compressão
D-2938
52105
B-10509
9724/4
15845
E-228
X
X
X
15845
X
52104
B-10513
X
12769
Desgaste Amsler
C-241
52108
B-10518
2232
6481
Módulo de Deformabilidade Estática
D-3148
X
X
2234
X
X
X
X
9724/6
X
Coeficiente de Dilatação Térmica Linear
Congelamento e Degelo Conjugado à
Compressão
Micro Dureza Knoop
Legenda: ASTM – American Society for Testing and Materials (EUA); DIN – Deutsche Institut fur
Norming (Alemanha); AFNOR – Association Français de Normalisation (França); UNI - Ente
Nazionale Italiano di Unificazione (Itália); ABNT NBR – Associação Brasileira de Normas Técnicas
(Brasil)
18
5.3 Classificações Geomecânicas
Valores limites definidos por Frazão & Farjallat (1995) no estudo Características
tecnológicas dos granitos brasileiros. Para cada rocha analisada, foram confeccionadas amostras
de rocha sã e amostras de rocha levemente alterada. Na tabela 2, estão demonstrados os ensaios
realizados e os litotipos amostrados. Para cada tipo de ensaio realizado, serão feitos comentários
sobre o ensaio em si, e a análise dos resultados obtidos.
19
20
5.4 Ensaios e Testes Realizados
5.4.1 - Massa Específica Seca
Este índice define relações básicas entre a massa e o volume das amostras de um
determinado tipo de rocha. A massa específica aparente é expressa em g/cm3, kg/m3 ou t/m3,
indicando o peso das unidades de volume de uma determinada rocha. A massa específica
aparente e a porosidade aparente fornecem indicações sobre a resistência físico-mecânica da
rocha, mediante esforços compressivos e de flexão. O ensaio de caracterização física foi
executado de acordo com a norma NBR 15 845 (ABNT, 2010). Os resultados são mostrados na
figura 14.
Os valores de massa específica seca se mostraram aceitáveis para todas as amostras
quando se encontram em estado são. Já, os valores de massa específica seca para as amostras
em estado levemente alterado, se mostraram abaixo do limite padrão. O diabásio apresenta ao
mesmo tempo, o maior e menor valor de massa específica seca, com variação de 7,2%. O
ortognaisse diorítico a quartzo-diorítico é o litotipo em que houve a menor variação dos resultados,
tendo variado 3,1%, enquanto o ortognaisse granodiorítico a granítico teve uma variação de 3,5%.
O traquito obteve uma variação de 4% da massa específica seca entre a rocha sã e alterada.
A partir destes resultados, podemos observar inicialmente que o diabásio é a rocha que
mais sofre perda na massa específica seca quando se altera. Também se observa entre os
ortognaisses, que o ortognaisse diorítico a quartzo-diorítico é o que menos sofre perda quando é
alterado, em comparação ao ortognaisse granodiorítico a granítico. O traquito apresentou variação
mediana, tendo o valor mais próximo aos ortognaisses em comparação ao diabásio.
21
Massa Específica Seca (Kg/cm³)
2,7
2,6
2,55
2,55
OG Diorítico Rocha Sã
2,65
2,62
2,65
Limite Padrão (≥2,55)
2,61
2,54
2,58
2,52
2,48
2,5
2,45
2,4
2,47
OG Diorítico Rocha
Alterada
OG Granodiorítico Rocha
Sã
OG Granodiorítico Rocha
Alterada
Traquito Rocha Sã
2,35
Traquito Rocha Alterada
2,3
2,25
Diabásio Rocha Sã
2,2
Diabásio Rocha Alterada
Figura 14: Resultados dos ensaios de massa específica seca.
5.4.2 - Porosidade Aparente
A porosidade aparente é expressa em porcentagem, indica a porcentagem de espaços
vazios intercomunicantes nesse mesmo volume. O ensaio de caracterização física foi executado
de acordo com a norma NBR 15 845 (ABNT, 2010). Os resultados são mostrados na figura 15.
Os valores de porosidade aparente se mostraram aceitáveis para todas as amostras
quando as mesmas se encontram em estado são. Já os valores de porosidade aparente para as
amostras em estado levemente alterado, se mostraram acima do limite padrão no ortognaisse
granodiorítico a granítico, no traquito e diabásio.
O ortognaisse diorítico a quartzo-diorítico apresentou o menor valor de porosidade
aparente e é a única amostra que possui os valores dentro de padrões aceitáveis tanto em estado
são e quanto para os tipos alterados examinados, além de possuir a menor variação, de 12,6% na
comparação entre litotipos sãos e alterados. O ortognaisse granodiorítico a granítico apresenta
variação de 16,3%, o traquito de 24,4% e o diabásio de 32,2% para esta mesma condição.
Os resultados das variações se mostraram parecidos com o ensaio de massa específica
seca. O ortognaisse diorítico a quartzo-diorítico obteve a menor variação, seguido do ortognaisse
granodiorítico a granítico, traquito e diabásio. O diabásio é a rocha que mais sofre efeito da
alteração, tendo apresentado as maiores variações nos dois primeiros ensaios.
22
Limite Padrão (≤1,0)
Porosidade Aparente (%)
OG Diorítico Rocha Sã
1,3
1,19
1,17
1,2
1,07
1,1
1
0,98
1
0,92
0,94
0,87
0,9
0,9
OG Diorítico Rocha
Alterada
OG Granodiorítico Rocha
Sã
OG Granodiorítico Rocha
Alterada
Traquito Rocha Sã
Traquito Rocha Alterada
0,8
Diabásio Rocha Sã
0,7
Diabásio Rocha Alterada
Figura 15: Resultados dos ensaios de porosidade aparente.
5.4.3 – Absorção de Água
A absorção de água é expressa em porcentagem. O índice de absorção d’água, indica a
capacidade da rocha ser encharcada por líquidos. O ensaio de caracterização física foi executado
de acordo com a norma NBR 15 845 (ABNT, 2010). Os resultados são mostrados na figura 16.
Os valores obtidos no ensaio para teste de absorção de água se mostraram aceitáveis
para todas as amostras quando estas amostras se encontram em estado são. Já, os valores
obtidos quando analisadas as amostras levemente alteradas, se mostraram sempre acima do
limite padrão.
O diabásio apresenta ao mesmo tempo, o maior e menor valor índice para absorção de
água, na comparação de amostras sãs e alteradas, com variação de 63,3% neste caso. O
ortognaisse diorítico a quartzo-diorítico é o litotipo em que houve a menor variação dos resultados,
tendo variado 23,5%, enquanto o ortognaisse granodiorítico a granítico teve uma variação de
25%. O traquito obteve uma variação de 45% em relação à rocha sã.
Observa-se que as rochas possuem as taxas de variação na mesma ordem dos ensaios
prévios, o que aponta para uma relação direta de causa e efeito, ou seja, quando as rochas se
mostram alteradas, elas em comparação com os litotipos mais preservados (sãos) tendem a
perder massa específica (densidade), aumentar a porosidade e com isso aumentar a capacidade
de absorção de água.
23
Limite Padrão (≤0,4)
Absorção de Água (%)
OG Diorítico Rocha Sã
0,6
0,5
0,4
0,4
0,45
0,42
0,34
0,36
0,49
0,48
0,33
0,3
0,3
OG Diorítico Rocha
Alterada
OG Granodiorítico Rocha
Sã
OG Granodiorítico Rocha
Alterada
Traquito Rocha Sã
0,2
Traquito Rocha Alterada
0,1
Diabásio Rocha Sã
Diabásio Rocha Alterada
0
Figura 16: Resultados dos ensaios de absorção de água.
5.4.4 – Desgaste Amsler
Este ensaio simula a resistência das rochas ao desgaste abrasivo, utilizadas em
revestimento, essa simulação é feita em laboratório, e tem objetivo de determinar os ambientes
em que a rocha deve ser aplicada. O denominado teste Amsler, mais difundido no Brasil e
normatizado pela ABNT, é efetuado com dois corpos-de-prova friccionados em areia quartzosa
granulometricamente selecionada. A medida de desgaste no teste Amsler, expressa em
milímetros, é aferida após 500 e 1.000 giros da roda de fixação dos corpos-de-prova no
equipamento de ensaio. Foi realizado seguindo as normas ABNT/NBR 12042/12, ASTM C-241.
Os resultados são mostrados na figura 17.
Os valores de desgaste Amsler se mostraram dentro de padrões aceitáveis para todos os
litotipos quando os mesmos se encontram em estado são (não alterado). Já, os valores obtidos
para as amostras desses mesmos litotipos em estado levemente alterado, se mostraram acima do
limite padrão para os litotipos traquito e diabásio.
Para ambos os ortognaisses os valores obtidos se mostraram aceitáveis tanto para as
rochas em estado são e levemente alterado, sendo encontrado o menor valor de variação no
ortognaisse diorítico a quartzo-diorítico, apresentando variação de 6,8% entre rocha sã e alterada.
O ortognaisse diorítico a quartzo-diorítico possui variação de 15,6%. O traquito obteve variação de
11,3% e o diabásio de 15,7%.
24
Observa-se que o diabásio foi à rocha que apresentou maior variação. O ortognaisse
granodiorítico a granítico obteve uma variação relativamente alta, se comparado ao ortognaisse
diorítico a quartzo-diorítico, diferente do padrão analisado nos testes prévios. Este alto desgaste
está relacionado à maior porosidade que o ortognaisse granodiorítico a granítico apresenta em
seu estado alterado, pois uma rocha mais porosa absorverá mais água e seus minerais estarão
mais susceptíveis a ação do intemperismo, consequentemente perdendo a resistência ao
desgaste abrasivo.
Limite Padrão (≤1,0)
Desgaste Amsler (mm)
OG Diorítico Rocha Sã
1,2
1,15
1,1
1,08
1,1
1,05
1
1
0,96
0,94
0,95
0,97
0,88
0,9
0,83
0,85
0,8
0,95
OG Diorítico Rocha
Alterada
OG Granodiorítico Rocha
Sã
OG Granodiorítico Rocha
Alterada
Traquito Rocha Sã
Traquito Rocha Alterada
Diabásio Rocha Sã
0,75
Diabásio Rocha Alterada
Figura 17: Resultados dos ensaios de desgaste Amsler.
5.4.5 – Compressão Uniaxial
A realização deste ensaio visa medir a resistência das rochas quando submetidas à
pressão de carga, utilizando uma prensa hidráulica com capacidade de no mínimo 1000 KN e
divisões de 2 KN. Apesar de ser uma propriedade índice, raramente uma rocha ornamental será
submetida a tamanho esforço de compressão em condições normais de utilização. O ensaio de
compressão uniaxial é exigível para todas as utilizações possíveis de uma rocha ornamental
(revestimentos, verticais, pisos, degraus e tampos). Foi realizado seguindo a norma NBR
15845/10. Os resultados são mostrados na figura 18.
Os valores obtidos a partir dos ensaios para compressão uniaxial se mostraram aceitáveis
para todas as amostras de todos os litotipos, tanto em estado são, quanto em estado levemente
alterado.
25
O litotipo que apresenta a maior variação quando comparamos rochas sãs e levemente
alteradas é o diabásio, (variação de 49%). O variação apresentada pelo traquito é da ordem de
53,3%, no ortognaisse diorítico a quartzo-diorítico de 8,5% e no ortognaisse granodiorítico a
granítico de 11,3%. Entretanto, deve ser ressaltado que todos os valores obtidos estão acima do
limite padrão estabelecido.
Limite Padrão (≥100)
Compressão Uniaxial (Mpa)
170
158
160
OG Diorítico Rocha
Alterada
OG Granodiorítico Rocha
Sã
OG Granodiorítico Rocha
Alterada
Traquito Rocha Sã
145
150
139
140
128
130
132
120
110
OG Diorítico Rocha Sã
164
110
103
100
Traquito Rocha Alterada
100
Diabásio Rocha Sã
90
Diabásio Rocha Alterada
Figura 18: Resultados dos ensaios de compressão uniaxial.
5.4.6 - Velocidade de Propagação de Ondas Longitudinais
Este ensaio consiste em submeter à rocha a pulsos de ondas ultra-sônicas, para conhecer
o tempo que a onda leva para atravessar a amostra. A determinação da velocidade de
propagação de ondas ultra-sônicas longitudinais (m/s) permite avaliar, indiretamente, o grau de
alteração e de coesão das rochas. Os valores relativamente mais altos, num conjunto de amostras
de uma mesma rocha ou entre rochas semelhantes, indicam um menor grau de alteração e uma
maior coesão entre seus minerais formadores. Foi realizado seguindo a norma ASTM D2845/08.
Os resultados são mostrados na figura 19.
Os valores obtidos a partir dos testes para velocidade de propagação de ondas
longitudinais para os litotipos da Pedreira ESAM aqui examinados, se mostraram dentro de
padrões aceitáveis para todas as amostras tanto para aquelas representativas de amostras não
alteradas (sãs) quando para aquelas representativas de amostras em estado levemente alterado.
26
O diabásio foi o litotipo que apresentou os maiores valores de propagação da velocidade
medida, tanto para a amostra de rocha sã quanto para amostra de rochas levemente alterada
(variação de 20,9%). Isso é explicado pela maior densidade apresentada por este litotipo. O
ortognaisse diorítico a quartzo-diorítico apresentou variação de 8%, o ortognaisse granodiorítico a
granítico de 11,3% e o traquito de 21,7%.
Observa-se o mesmo padrão que o prévio teste de compressão uniaxial. O traquito e
diabásio apresentaram as maiores variações se comparado aos ortognaisses. Isto demonstra que
as rochas vulcânicas quando alteradas, tem uma perda maior de densidade e coesão,
comparadas as rochas da unidade encaixante, além de possuir mais microdescontinuidades, que
interferem diretamente neste teste.
Velocidade de Propagação de Ondas Longitudinais (m/s)
OG Diorítico Rocha Sã
5456
5300
5024
5000
5018
4815
4700
4458
4512
4512
4400
4120
4100
Limite Padrão (≥4000)
4000
OG Diorítico Rocha
Alterada
OG Granodiorítico Rocha
Sã
OG Granodiorítico Rocha
Alterada
Traquito Rocha Sã
Traquito Rocha Alterada
Diabásio Rocha Sã
3800
Diabásio Rocha Alterada
Figura 19: Resultados dos ensaios de velocidade de propagação de ondas longitudinais.
5.4.7 - Resistência ao Impacto de Corpo Duro
O ensaio de resistência ao impacto de corpo duro possibilita a obtenção de informações
relativas ao grau de tenacidade de um material rochoso, e, consequentemente de sua capacidade
de suportar ações mecânicas instantâneas (Vidal, Bessa & Lima, 1999). Foi realizado seguindo a
norma NBR 15845/10. Os resultados são mostrados na figura 20.
Os valores obtidos para os ensaios de resistência ao impacto de corpo duro se mostraram
aceitáveis para todos os litotipos quando os mesmos foram analisados para amostras estado são.
27
Já, os valores obtidos as amostras representativas de litotipos em estado levemente alterado, se
mostraram abaixo do limite padrão para o traquito e para o diabásio.
O ortognaisse granodiorítico a granítico é a rocha que apresenta os maiores valores de
resistência, nos diferentes estados de alteração, possuindo variação de 37,2% entre a rocha sã e
a rocha levemente alterada. O ortognaisse diorítico a quartzo-diorítico e apresenta variação de
21,4%, o traquito de 61,1% e o diabásio de 42,1% para as mesmas condições.
Observa-se a grande perda de resistência que obteve as amostras de traquito,
demonstrando que quando a rocha está alterada, perde consideravelmente sua tenacidade.
Limite Padrão (≥40)
Resistência ao Impacto (cm)
OG Diorítico Rocha Sã
70
59
60
58
54
51
50
40
42
43
36
40
30
38
OG Diorítico Rocha
Alterada
OG Granodiorítico Rocha
Sã
OG Granodiorítico Rocha
Alterada
Traquito Rocha Sã
20
Traquito Rocha Alterada
10
Diabásio Rocha Sã
0
Diabásio Rocha Alterada
Figura 20: Resultados dos ensaios de resistência ao impacto.
5.4.8 - Flexão de Três Pontos
A resistência a flexão é também conhecida como módulo de ruptura. Essa característica é
muito importante, pois as rochas ornamentais são constantemente solicitadas à tração em seus
usos. Está diretamente ligada as fraturas e a estrutura da rocha. Foi realizado seguindo a norma
NBR 15845/10. Os resultados são mostrados na figura 21.
Os valores obtidos para o ensaio de flexão de três pontos realizados para os litotipos
estudados se mostraram dentro de limites aceitáveis para todas as amostras quando as mesmas
se encontram em estado são. Os valores obtidos para as amostra levemente alteradas se
28
mostram abaixo do limite padrão apenas no litotipo traquítico e, ainda assim, com valor muito
próximo ao limite definido pela norma técnica. A variação apresentada entre amostras sãs e
levemente alterada foi maior no diabásio, possuindo variação de 35,7%. Para os demais litotipos:
ortognaisse diorítico a quartzo-diorítico, variação de 16,8%, o ortognaisse granodiorítico a
granítico variação de 30,5% e o traquito variação de 14,2%.
Comparado com as outras rochas, o diabásio possui o maior valor em seu estado são.
Também é a rocha que maior sofreu maior variação entre seus estados são e alterado. Isso
demonstra que quando alterada, há uma grande perda em relação às estruturas presentes nesta
rocha, assim, perdendo sua resistência a esforços cisalhantes.
Limite Padrão (≥10)
Flexão de Três Pontos (MPa)
16
12
14,1
13,2
14
11,3
10
OG Diorítico Rocha Sã
14,8
10,8
11,4
9,98
10,9
10
8
6
4
OG Diorítico Rocha
Alterada
OG Granodiorítico Rocha
Sã
OG Granodiorítico Rocha
Alterada
Traquito Rocha Sã
Traquito Rocha Alterada
2
Diabásio Rocha Sã
0
Diabásio Rocha Alterada
Figura 21: Resultados dos ensaios de flexão de três pontos.
5.4.9 - Perda ao Fogo
O teste de perda ao fogo determina a quantidade de massa perdida pela rocha quando
exposto a elevadas temperaturas (950ºC). Procedimentos básicos relacionados aos métodos:
coleta, diminuição, moagem, prensagem, primeira pesagem, secagem e segunda pesagem para
cada uma das amostras. Os resultados são mostrados na tabela 3.
Notamos que as rochas alteradas têm maior perda d’água quando submetidas ao processo
de secagem ao fogo que as rochas sãs. O aumento da quantidade de água incorporada às rochas
alteradas se dá por conta dos processos de alteração hidrotermais e processos intempéricos aos
quais à rocha foi submetida.
29
Observa-se que o ortognaisse diorítico a quartzo-diorítico é a rocha que possui a menor
perda ao fogo tanto em seu estado são quanto levemente alterado. O traquito é a rocha que
sofreu a maior perda ao fogo em seu estado são e levemente alterado. Sua textura porfirítica
contribui para este fato, pois quanto maior a granulometria dos minerais na matriz rochosa, mais
exposto ao intemperismo estará o litotipo e maior será o acúmulo de água nos espaços
intersticiais.
Tabela 3: Resultados dos ensaios de perda ao fogo.
Perda ao Fogo (%)
Litotipo
Rocha Sã
Rocha Alterada
Variação (%)
OG Diorítico
0,98
1,23
- 25,5
OG Granodiorítico
1,34
1,78
- 32,8
Traquito
1,56
2,69
- 72,4
Diabásio
1,46
2,45
- 67,4
5.4.10 - Ensaios Mecânicos com Esclerômetro
O esclerômetro de recuo, também conhecido como martelo de Schmidt, foi utilizado para a
realização de ensaios mecânicos de resistência. Esse método baseia-se na análise do choque
entre dois corpos dos quais, um está fixo e o outro em movimento, e serve para avaliar, em
primeira aproximação, a dureza superficial e a resistência a compressão uniaxial do material fixo,
no caso a rocha que está sendo ensaiada. A partir dos ensaios mecânicos com o esclerômetro,
conseguimos determinar a dureza (Schmidt) e resistência (Mpa) e densidade (g/cm³). Os
resultados dos ensaios estão representados nas tabelas 4, 5 e 6. Os resultados foram plotados no
gráfico de Schmidt na figura 22.
Podemos observar certa proximidade nos valores. Em relação à dureza (Schmidt), o
traquito e diabásio apresentaram valor superior, comparado aos ortognaisses. Em relação à
resistência (MPa), o diabásio apresentou maior valor. Observa-se também que as rochas da
unidade vulcânica, quando alteradas, têm a resistência menor que os ortognaisses, sendo assim
são as que apresentam maior variação dos valores entre o estado são e o estado levemente
alterado. Em todos os testes, o diabásio foi a rocha que sofreu maior variação, seguido do
traquito. Este fato pode ser explicado basicamente pela composição mineralógica das duas
30
rochas, pois o diabásio é composto por minerais com menor resistência ao intemperismo,
enquanto os minerais formadores do diabásio apresentam uma resistência pouco mais elevada.
Tabela 4: Resultados dos ensaios de densidade.
Densidade (g/cm³)
Litotipo
Rocha Sã
Rocha Alterada
Variação (%)
OG Diorítico
2,68
2,51
6,7
OG Granodiorítico
2,52
2,28
10,5
Traquito
2,48
2,13
16,4
Diabásio
2,79
2,19
27,3
Rocha Sã
Rocha Alterada
Variação (%)
OG Diorítico
40
35
14,2
OG Granodiorítico
40
30
33,3
Traquito
45
30
50
Diabásio
45
25
80
Rocha Sã
Rocha Alterada
Variação (%)
OG Diorítico
75
65
15,3
OG Granodiorítico
70
60
16,6
Traquito
75
40
87,5
Diabásio
80
35
128
Tabela 5: Resultados dos ensaios de dureza.
Dureza (Schmidt)
Litotipo
Tabela 6: Resultados dos ensaios de resistência.
Resistência (MPa)
Litotipo
31
Figura 22: Resultados no gráfico de Schmidt.
32
6 – Análise e Discussão dos Resultados
O ortognaisse diorítico a quartzo-diorítico apresentou os índices mais elevados para os
testes de porosidade aparente e perda ao fogo. Observa-se que é a rocha que menos sofreu
variação entre os estados de alteração das amostras, obtendo a menor variação em todos os
testes. Suas amostras em estado levemente alterado se mostraram com os índices mais elevados
em 9 dos 12 testes, sendo que na maioria dos testes, entretanto, os valores continuaram dentro
dos limites padrão. Para essa rocha, apenas nos testes para cálculo da massa específica seca e
para absorção de água, é que se observam valores fora dos limites padrão. Pode-se entender que
isso seja resultado do fato da rocha apresentar-se como sendo aquela que mostra os menores
índices de alteração. Tal fato pode, ainda, ser explicado devido a sua trama estrutural e sua
granulometria, pois possui uma estrutura bem definida e granulometria com menos variação em
suas bandas, dificultando a ação de agentes intempéricos.
O ortognaisse granodiorítico a granítico mostrou os índices mais elevados para os testes
de desgaste Amsler e resistência ao impacto. Obteve os melhores valores em estado levemente
alterado em 3 dos 12 ensaios. Observa-se que é a segunda rocha que menos sofreu variação nos
índices quando comparadas as amostras sã e levemente alterada. Comparado ao ortognaisse
diorítico a quartzo-diorítico, esta rocha está mais sujeita aos agentes de alteração, isto está
representado pelo fato de apresentar porosidade aparente superior e também possuir textura
inequigranular, com uma granulometria variando de fina a grossa, tornando a rocha mais
suscetível à alteração por conta de haver maiores espaços intersticiais.
O traquito apresentou índice mais elevado no ensaio de dureza Schmidt. É a segunda
rocha que mais sofre variação nos índices quando comparados entre amostras sãs e levemente
alteradas. Neste litotipo observou-se a maior variação entre os estados de alteração da amostra
em 3 dos 12 testes realizados. Tal fato pode ser explicado pelo traquito possuir uma textura
porfirítica, além da presença de orifícios oriundos do desprendimento de gases que formam várias
vesículas na rocha. Estes são fatores que contribuem para a ação de agentes intempéricos.
Comparado ao diabásio, sofre menos alteração, devido à sua composição mineralógica,
constituída por álcali-feldspatos, possuir uma maior resistência ao intemperismo (por conta de sua
composição) se comparado ao plagioclásio mais cálcico e aos minerais ferro-magnesianos,
encontrado em maior volume no diabásio.
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O diabásio é a rocha que obteve índices mais elevados em 8 dos 12 ensaios realizados. É
também a rocha em que se observou as maiores variações entre os estados de alteração das
amostras, sendo esta variação a maior em 9 dos 12 ensaios realizados. Esta grande variação
ocorrida entre seus estados de alteração está diretamente associada à sua composição
mineralógica principal, constituída essencialmente por plagioclásio e piroxênios, minerais que se
alteram facilmente em superfície. Alem da composição mineralógica, a sua forma de ocorrência e
a estrutura da rocha contribui para esta fato, por conta de padrões de fraturamento ortogonais
presentes e o grande volume de fraturas de alívio observadas, que agem como facilitadores do
processo de alteração intempérica. Sua resistência elevada pode ser explicada devido ao diabásio
ser uma rocha com textura afanítica, com grãos muito finos e de grande homogeneidade,
consequentemente tornando-a mais resistente.
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7 - Conclusões
Com base no levantamento bibliográfico, nos dados de campo, nos ensaios e análises
realizados, foi possível obter um melhor entendimento sobre a geologia geral da Pedreira ESAM.
Foi possível ainda, caracterizar os diferentes litotipos ocorrentes, além estabelecer suas
características geomecânicas/geotécnicas.
Definiu-se para a área a presença de dois conjuntos principais agrupados nas
denominadas Unidades Encaixante e Vulcânica. Na primeira, onde ocorrem ortognaisses
(amplamente dominante em volume) e paragnaisses de ocorrência restrita. Na segunda, forma
identificadas rochas de afinidade alcalina agrupadas sob o nome de traquitos e outras máficas,
agrupadas sob o nome de diabásio/basalto.
Todos os litotipos analisados, ensaiados e testados apresentaram valores dentro dos
limites padrão para todos os ensaios realizados, quando a rocha se apresenta em estado são.
Para os litotipos em estado levemente alterado, muitos se adequaram dentro dos limites padrão,
atestando assim a boa qualidade mecânica e geotécnica das rochas estudadas.
As análises feitas com amostras em estado levemente alterado permitiram um melhor
entendimento sofre os processos intempéricos e de alterabilidade atuantes nas diversas litologias
estudadas.
As características geotécnicas dos litotipos, bem como sua alterabilidade, estão
diretamente relacionadas à sua composição mineralógica, textura e estrutura internas, que, em
síntese, definem sua melhor aplicação no âmbito de seu uso industrial.
Vale ressaltar que para o prosseguimento da caracterização tecnológica, ainda devem ser
feitos outros testes e análises, como, análise petrográfica, dilatação térmica linear, ensaios de
alteração acelerada e ensaios de resistência ao ataque químico.
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