02_formacao solos

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE
MATO GROSSO
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
MSO1 - Mecânica dos Solos I
Origem e Formação dos Solos
Prof.: Flavio A. Crispim
SINOP - MT
2012
Definição de solo
Pode ser definido como um sistema trifásico (fase sólida, líquida e
gasosa)
É constituído por materiais minerais e orgânicos
1. Introdução
Cobre a maior parte das extensões continentais do planeta
Sólidos
Solo saturado:
Água
Sólidos
Ar
Água
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Definição de solo
Em profundidade, apresenta seções aproximadamente paralelas,
1. Introdução
denominadas horizontes ou camadas
Regolito
DNIT (2006)
Mitchell e Soga (2005)
Residual
maduro
Solo
Saprolito ou
Residual
jovem
Solo orgânico
Completamente
intemperizado
Altamente
intemperizado
Alteração de
rocha
Moderadamente
intemperizado
(50 a 90% de rochas)
Rocha
alterada
Levemente
intemperizado
Rocha
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Definição de solo
Os horizontes são distintos do material de origem inicial em muitas
propriedades e características:
1. Introdução
físicas, químicas, mineralógicas, biológicas e morfológicas
Estão submetidos à influência de fatores genéticos e ambientais
variados:
o próprio material de origem, a topografia, o clima e a ação de
macro e microorganismos
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Definição de solo
Horizontes
O - camada superficial de orgânico, sob condições de boa drenagem
1. Introdução
H - camada orgânica, sob condições de má drenagem
A - horizonte superficial mineral, caracterizado pela acumulação de
matéria orgânica decomposta associada com a fração mineral
E - horizonte mineral caracterizado pela perda por eluviação de argila
silicatada, óxidos de Fe e de Al ou matéria orgânica com resultante
acúmulo de quartzo e outros minerais mais resistentes de tamanho
areia ou silte
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Definição de solo
Horizontes
B - acúmulo de argila, matéria orgânica e oxi-hidróxidos (Fe e Al)
C - material não consolidado relativamente pouco afetado por
1. Introdução
processos pedogenéticos e
R - camada mineral consolidada, representada pela rocha inalterada
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Definição de solo
1. Introdução
Horizontes
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1. Introdução
Definição de solo
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2. Processos de Formação
Origem
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Origem
2. Processos de Formação
Para fins geotécnicos, os solos, quanto a sua origem, podem ser
agrupados em dois grandes grupos: solos residuais e solos
transportados
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Origem
Solos residuais
2. Processos de Formação
São aqueles que permanecem no local onde se formaram
Os materiais vão se tornando tanto mais diferentes do material de
origem quanto mais afastados deste
O perfil é estruturado
verticalmente a partir da rocha sã
Regolito
DNIT (2006)
Mitchell eSoga(2005)
Residual
maduro
Solo
Saprolito ou
Residual
jovem
Solo orgânico
Completamente
intemperizado
Altamente
intemperizado
Alteração de
rocha
Moderadamente
intemperizado
(50 a 90% de rochas)
Rocha
alterada
Levemente
intemperizado
Rocha
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Origem
Solos residuais
2. Processos de Formação
A rocha de origem condiciona em grande parte as características dos
solos residuais dela derivados
Decomposição de rochas (Adaptada de DNIT, 2006)
Tipo de rocha
Composição mineral
Tipo de solo
Basalto
Plagioclásio; piroxênios
Argiloso (pouca areia)
Quartzito
Quartzo
Arenoso
Filitos
Micas (sericita)
Argiloso
Granito
Quartzo, feldspato, mica
Areno-argiloso (micáceo)
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Origem
Solos transportados
2. Processos de Formação
São aqueles que foram levados ao seu atual local por algum agente
transportador, dos quais se destacam a água, a gravidade, o vento e as
geleiras
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Origem
Solos transportados
2. Processos de Formação
Os solos resultantes do transporte por força das águas são chamados
de solos aluvionares ou aluviões
São comuns camadas de granulometria distinta devidas a diversas
épocas de deposição
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Origem
Solos transportados
2. Processos de Formação
Os solos formados por transporte devido à gravidade são chamados de
coluvionares
São formados pelo escorregamento, a partir elevações e encostas
ficando depositados aos pés das elevações
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Origem
Solos transportados
2. Processos de Formação
O transporte pelo vento dá origem a depósitos eólicos em que
predominam partículas arredondadas devido ao intenso atrito entre as
mesmas
As geleiras ao se movimentar podem transportar materiais diversos,
formando depósitos em que uma matriz fina (argila, silte, areia) pode
envolver fragmentos rochosos dispersos
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Intemperismo
2. Processos de Formação
Conjunto
de
modificações
físicas
(desagregação),
químicas
(decomposição) e biológicas que atuam sobre as rochas
Fatores que controlam a ação do intemperismo
Relevo:
ondulado, suave
Fauna e flora:
fornecem matéria
orgânica para as
reações
químicas e
remobilizam materiais
Clima:
temperatura e chuvas
Rocha de origem:
apresenta resistência
diferenciada às
condições do
ambiente
Tempo de exposição da
rocha
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Intemperismo
2. Processos de Formação
Influência do relevo
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Intemperismo
2. Processos de Formação
Influência do clima
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Intemperismo
% de argila no solos
2. Processos de Formação
Influência do clima
oxi-hidróxidos
de Fe e Al
caulinita
esmectita
Pluviosidade anual (mm)
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Intemperismo
2. Processos de Formação
Influência do clima
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Intemperismo
Influência da rocha de origem
Plagioclásio Na+
Biotita
Feldspato K+
Muscovita
Menor
Hornblenda
Intemperismo
Maior
Plagioclásio Ca2+
Augita
Estabilidade crescente
2. Processos de Formação
Olivina
Quartzo
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Intemperismo
2. Processos de Formação
Intemperismo físico
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Intemperismo
Intemperismo físico
2. Processos de Formação
O intemperismo físico age fragmentando as rochas e aumentando a
superfície em contato com o ar e água, abrindo caminho para o
intemperismo químico
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Intemperismo
Intemperismo físico
2. Processos de Formação
O intemperismo físico age fragmentando as rochas e aumentando a
superfície em contato com o ar e água, abrindo caminho para o
intemperismo químico
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Intemperismo
2. Processos de Formação
Intemperismo físico
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Intemperismo
2. Processos de Formação
Intemperismo físico
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Intemperismo
Intemperismo químico
2. Processos de Formação
O ambiente da superfície terrestre, caracterizado por pressões e
temperaturas baixas e riqueza de água e oxigênio é muito diferente do
daquele em que as a maioria das rochas se formaram
Assim quando as rochas afloram à superfície a Terra seus minerais
entram em desequilíbrio e através de reações químicas transformam-se
em outros minerais mais estáveis nesse novo ambiente
O principal agente de intemperismo químico é a água da chuva que
infiltra e percola através das rochas
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Intemperismo
Intemperismo químico
2. Processos de Formação
Hidratação
Moléculas de água entram na estrutura do mineral alterando-a e
formando um novo mineral
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Intemperismo
Intemperismo químico
2. Processos de Formação
Hidratação
Moléculas de água entram na estrutura do mineral alterando-a e
formando um novo mineral
CaSO4 + 2 H2O → CaSO4.2H2O
Anidrita
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Gipso
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Intemperismo
Intemperismo químico
2. Processos de Formação
Dissolução
CaCO3 → Ca2+ + CO32NaCl → Na+ + ClCalcita
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Halita
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Intemperismo
Intemperismo químico
2. Processos de Formação
Hidrólise
Os principais minerais formadores das rochas são os silicatos que
quando em contato com água sofrem hidrólise
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Intemperismo
Intemperismo químico
2. Processos de Formação
Hidrólise
Os principais minerais formadores das rochas são os silicatos que
quando em contato com água sofrem hidrólise
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Intemperismo
Intemperismo químico
2. Processos de Formação
Hidrólise
Ocorre na faixa de pH de 5 a 9
Os íons H+, resultado da ionização da água, substituem nas estruturas
minerais os cátions K+, Na+, Ca2+ e Mg2+ que são liberados para a
solução do solo
A estrutura do mineral na interface sólido/solução é rompida liberando
Si e Al
Estes elementos podem recombinar-se formando minerais secundários
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Intemperismo
Intemperismo químico
2. Processos de Formação
Hidrólise total
Toda a sílica e potássio são eliminados
Condições de alta pluviosidade e drenagem eficientes
Formação de gibsita - Al(OH)3 (alitização)
KAlSi3O8 + 8 H2O → Al(OH)3 + 3 H4SiO4 + K+ + OH
Nessas condições também pode ocorrer formação de óxi-hidróxidos de
ferro (ferralitização)
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Intemperismo
Intemperismo químico
2. Processos de Formação
Hidrólise parcial
Sílica e potássio não são eliminados totalmente do perfil, e reagem
com o alumínio formando aluminossilicatos hidratados (argilominerais)
Parte da sílica e todo o potássio são eliminados (siatilização)
Formação de caulinita (relação Si:Al = 1:1, monossialitização)
2 KAlSi3O8 + 11 H2O → Si2Al2O5(OH)4 + 4 H4SiO4 + 2 K+ + 2 OH
Parte da sílica e parte do potássio são eliminados
Formação de esmectita (relação Si:Al = 2:1, bissialitização)
2,3 KAlSi3O8 + 8,4 H2O → Si3,7Al0,3O10Al2(OH)4K0,3 + 3,2 H4SiO4 + 2 K+ + 2 OH
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Intemperismo
Intemperismo químico
2. Processos de Formação
Oxidação
O principal exemplo é o ferro que se encontra nos minerais ferromagnesianos primários como a biotita, anfibólios, piroxênios e olivinas,
na forma de Fe2+
Liberado em solução, oxida-se a Fe3+ e precipita como novo mineral
Piroxênio
FeSiO3
SiO2
Fe2+
Fe3+
O2
H2O
Oxi-hidróxidos
de ferro
Goethita
FeOOH
Hematita
Fe2O3
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Pedogênese
2. Processos de Formação
Ocorre quando as transformações causadas nas rochas tornam-se,
sobretudo estruturais
Ocorre
importante
reorganização
e
transferência
dos
minerais
formadores do solo, principalmente, argilominerais e oxi-hidróxidos de
ferro e alumínio
Desempenham papel importante neste caso a fauna e flora que
modificam e movimentam enormes quantidades de material
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2. Processos de Formação
Pedogênese
Gnaisse
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