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GEOLOGIA APLICADA




   BELARMINO BARBOSA LIRA
Geodinâmica externa
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•   POSICIONAMENTO DA DISCIPLINA
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GEOLOGIA
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    C iê n c ia s           M e c â n ic a       M e c â n ic a           H itó r ia d a s        P e d o lo g ia   G e o q u ím ic a
d o s M a t e r ia is      das R ochas           d o s S o lo s          C i v i li z a ç õ e s



Geofísica




Geofísica
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                                             Assoreamento        Aplicada
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Exploração      Instrumentação               Informática         Outros
Mineral         Geológica-Geotécnica         Aplicada
Historia da Geologia
• A história da Terra é muito longa. Uma história que se
  desenrola há cerca de 4.600 milhões de anos e que o
  homem vem a escrever há cerca de 5 mil anos.

   Pitágoras ( 580-500 a.C. ) teve a verdadeira intuição
   acerca da natureza das referidas impressões ( fósseis ).

  Leonardo da Vinci ( 1452-1519 ), que realizou estudos
  importantes nos domínios da Geometria, Biologia,
  Geologia, Astronomia e Anatomia, quem esclareceu o
  problema das impressões ( fósseis ).
•   Nicolau Steno ( 1638-1686 ), foi um dos primeiros investigadores a
    redescobrir a verdadeira natureza dos fósseis.

•   James Hutton ( 1726-1797 ), considerado o fundador da geologia moderna,
    fazendo uso da observação de campo dos fenómenos actuais deduziu que as
    mesmas leis físicas actuais que os condicionam terão sido as mesmas que
    actuaram no passado. Formulou, deste modo, o princípio do Uniformitarismo:
    o presente é a chave da interpretação do passado.

•   Charles Lyell ( 1797-1875 ), ampliou este princípio aplicando-o a novas
    situações geológicas, traduzindo-se em novos progressos das ciências
    geológicas. De facto, as rochas formam-se na natureza actual, obedecendo às
    mesmas leis que presidiram à sua formação há centenas de milhões de anos.

•   William Smith ( 1769-1839 ), que enunciou dois princípios fundamentais da
    estratigrafia, a lei "da sobreposição dos estratos" e a "das camadas
    identificadas pelos fósseis". Durante quase cinquenta anos, percorreu a
    Inglaterra elaborando o primeiro mapa geológico daquele país
ESTRUTURA DA TERRA
•   Sabe-se que a Terra tem, em média, 6.400 Km de raio e, portanto, um estudo
    directo não poderá ir além de pequenas profundidades.

•   De facto, para além das milhares de sondagens que se tem feito para
    prospecção de jazigos de petróleo e outros minerais as quais não excedem
    geralmente a profundidade de 2.500 metros (quando ultrapassam esta
    profundidade dizem-se ultraprofundas e não ultrapassam os 9.000 metros),
    efectuaram-se algumas sondagens ultraprofundas com o objectivo de se
    conhecer a constituição do interior da Terra.

•    Contudo, a perfuração mais profunda atingiu a profundidade de 12.023
    metros, realizada, em 1984, na Península de Kola (ex-URSS), o que
    corresponde a 0,19% do raio da Terra.

•   A perfuração de poços de grande profundidade permite que se realizem
    importantes investigações no domínio da petrologia, paleontologia,
    geoquímica e geofísica.

•   As minas que se destinam à exploração de recursos minerais não excedem os 4
    Km de profundidade.
Geologia

• Ciência que pesquisa a estrutura da crosta terrestre, seu
  modelado externo e as distintas fases da história física da
  terra. Como a geologia é uma Ciência muito ampla, há a
  necessidade de que se tenha sólido conhecimento de
  química, físico e botânico.
• Áreas de Atuação
•    a) Procura de afloramentos e natureza dos mesmos
•    b) Procura de fósseis
•    c) Estudo dos diferentes tipos de estrutura
•    d) Prospecção
Os objetivos de estudo da geologia, são os
fenômenos geológicos, os quais se dividem
   em duas ordens: físicas e biológicas.
Os fenômenos geológicos de ordem física são:
•   Litogênese: (Formação de rochas),
•   Orogênese: (Formação de montanhas),
•   Gliptogênese (Destruição e modelagem do relevo).
    – Estes fenômenos fazem parte do ciclo geológicos.

• Os fenômenos de ordem biológica, diz
  respeito aos fósseis (restos de organismos)
  encontrados nas rochas
ENGENHARIA DE MINAS

• Extrair e processar para o aproveitamento dos
  recursos minerais e combustíveis fósseis é a
  principal tarefa do engenheiro de minas.
• Áreas de Especialização:
   –   Pesquisa Mineral
   –   Lavra de Minas
   –   Processamento Mineral
   –   Economia Mineral
MINERAIS
• A história da utilização dos minerais resulta
  da observação dos achados arqueológicos.
                                                         Monazite Ce(PO4)
• O homem pré-histórico, para cobrir as suas
  necessidades, fez uso do sílex e outras variedades de quartzo.

• Nas sociedades neolíticas, o homem usou gemas ( minerais utilizados
  em joalharia e ourivesaria ) como moeda de troca.

• Quando descobriu os metais ( ouro, cobre, estanho, ferro ) passou a
  fazer uso deles.

• O conhecimento dos metais e a sua utilização caracterizou alguns
  períodos da antiguidade, como a Idade do bronze ou a Idade do ferro.

• Actualmente, o homem faz uso directo ou indirecto de quase todos os
  minerais conhecidos, mais de 2.600 espécies minerais.
• As características fundamentais de espécie
  mineral são a ordem geométrica, a
  periodicidade no arranjo da matéria,
  bem como a natureza dos átomos que
  entram na composição química da espécie
  mineral.
• No contexto do Terra Planeta "Vivo",
  estamos preocupados em dar a conhecer
  alguns aspectos dos minerais, porque eles
  são os constituintes das rochas que por sua
  vez fazem parte da composição superficial
  da Terra.
O domínio da Geologia que estuda os minerais chama-se
     Mineralogia, sendo um domínio com vários
  subdomínios, um dos quais é a Cristalografia que se
             ocupa do estudo dos cristais.




                              Modelo da rede
                              cristalina da halite
                              NaCl
O conceito de mineral

• São elementos ou compostos químicos, podendo-se
  expressar por meio de fórmulas químicas que admitem
  uma pequena variação, mas conservam fixa a estrutura.

• Os minerais são constituídos por átomos dispostos segundo
  um modelo regular tridimensional característico para cada
  mineral.

• A maior parte dos minerais aparece na forma de cristais,
  apenas visíveis ao microscópio de luz polarizada
• A malha elementar delimita uma porção de espaço
  dotado de uma certa quantidade de átomos.
   – A malha elementar repetindo-se periodicamente em três direcções
     do espaço define uma rede de três dimensões que será o suporte
     geométrico das estruturas atómicas dos cristais.

• As propriedades geométricas de um cristal, tais como as
  arestas, ângulos e planos das faces, estão directamente
  ligadas à sua malha elementar, podendo ser descritas a
  partir de um certo número de operações de simetria.
• Os elementos de simetria de um cristal são
  fundamentalmente o plano de simetria, o eixo de simetria e
  o centro de simetria.
   – A combinação de todos os elementos de simetria origina 32
     classes de simetria, pelas quais se repartem todos os cristais. De
     acordo com certas características comuns ou parecidas, podem-se
     distribuir estas 32 classes por sete grandes grupos, os chamados
• Os cristais são sólidos geométricos limitados por faces planas
  (poliedros) e de composição química definida.

• As faces planas de um cristal são paralelas aos planos da sua malha
  elementar.




Quartzo leitoso SiO2     Xenotimo Y(PO4)      Arsenopirite FeAsS
sistemas cristalinos
cúbico,
romboédrico,
hexagonal,
tetragonal,
ortorrômbico,
monoclínico e        Quartzo defumado
                     SiO2                    Magnetite Fe3O4
triclínico

 As propriedades químicas dos minerais estão estreitamente
 relacionadas com a sua composição química, com a natureza
 dos átomos e íons que os constituem. Mas dependem também,
 tal como as propriedades físicas, da sua estrutura, isto é, do
 arranjo das partículas elementares.
ROCHAS
• São, basicamente, associações naturais de dois ou
  mais minerais agregados ou não e, normalmente,
  cobrindo vastas áreas da crosta (crusta) terrestre e,
  por vezes, embora raras, constituídas por um só
  mineral.
• São, normalmente, agrupadas, de acordo com a
  sua origem, em três grandes classes:
• magmáticas ou ígneas (ignis=fogo),
  metamórficas e
• sedimentares.
REFERENCIAS

•   www.dnpm.gov.br
•   Departamento Nacional de Pesquisa Mineral
•   www.cprm.gov.br
•   Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais
•   www.geocities.com
•   Manual de Mineralogia do DANA
•   De A. Betejim
•   Enciclopédias Barsa e Mirador Internacional

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Geologia na engenharia

  • 1. GEOLOGIA APLICADA BELARMINO BARBOSA LIRA
  • 2. Geodinâmica externa GEOLOGIA • POSICIONAMENTO DA DISCIPLINA FÍSICA Geodinâmica interna TEÓRIA Geodinâmica externa GEOLOGIA Geodinâmica externa HISTÓRICA Paleogeografia GEOLOGIA Minérios GEOLOGIA Hidrocarbonetos ECONOMICA Água APLICADA Obras e serviços GEOLOGIA DE ENGENHARIA Meio ambiente
  • 3. Base Disciplinar de Apoio Engenharias Física Química Geologia Biologia Agronomia Geomorfologia Geografia G e o lo g ia Climatologia de E n g e n h a r ia C iê n c ia s M e c â n ic a M e c â n ic a H itó r ia d a s P e d o lo g ia G e o q u ím ic a d o s M a t e r ia is das R ochas d o s S o lo s C i v i li z a ç õ e s Geofísica Geofísica
  • 4. Campos de Aplicação Barragens Agricultura Erosão e Geofísica Assoreamento Aplicada Obras viárias Portos, Lagos, Vias Colapso e Geologia Histórica Navegáveis e Canais Subsidência Dinâmica Obras Impactos Ambientais Hidrogeotecnia Ensino Subterrâneas Deposição de Resíduos Fundações Métodos de Investigação de Riscos Geológicos Arqueologia/ Terrenos e Materiais Paleontologia Desmonte, Materiais Naturais de Estabilidades de Espeleologia Escavações Construção Maciços Cidades Estabilidade de Cartografia Exploração taludes e Encostas Geotécnica Espacial Exploração Instrumentação Informática Outros Mineral Geológica-Geotécnica Aplicada
  • 5. Historia da Geologia • A história da Terra é muito longa. Uma história que se desenrola há cerca de 4.600 milhões de anos e que o homem vem a escrever há cerca de 5 mil anos. Pitágoras ( 580-500 a.C. ) teve a verdadeira intuição acerca da natureza das referidas impressões ( fósseis ). Leonardo da Vinci ( 1452-1519 ), que realizou estudos importantes nos domínios da Geometria, Biologia, Geologia, Astronomia e Anatomia, quem esclareceu o problema das impressões ( fósseis ).
  • 6. Nicolau Steno ( 1638-1686 ), foi um dos primeiros investigadores a redescobrir a verdadeira natureza dos fósseis. • James Hutton ( 1726-1797 ), considerado o fundador da geologia moderna, fazendo uso da observação de campo dos fenómenos actuais deduziu que as mesmas leis físicas actuais que os condicionam terão sido as mesmas que actuaram no passado. Formulou, deste modo, o princípio do Uniformitarismo: o presente é a chave da interpretação do passado. • Charles Lyell ( 1797-1875 ), ampliou este princípio aplicando-o a novas situações geológicas, traduzindo-se em novos progressos das ciências geológicas. De facto, as rochas formam-se na natureza actual, obedecendo às mesmas leis que presidiram à sua formação há centenas de milhões de anos. • William Smith ( 1769-1839 ), que enunciou dois princípios fundamentais da estratigrafia, a lei "da sobreposição dos estratos" e a "das camadas identificadas pelos fósseis". Durante quase cinquenta anos, percorreu a Inglaterra elaborando o primeiro mapa geológico daquele país
  • 7. ESTRUTURA DA TERRA • Sabe-se que a Terra tem, em média, 6.400 Km de raio e, portanto, um estudo directo não poderá ir além de pequenas profundidades. • De facto, para além das milhares de sondagens que se tem feito para prospecção de jazigos de petróleo e outros minerais as quais não excedem geralmente a profundidade de 2.500 metros (quando ultrapassam esta profundidade dizem-se ultraprofundas e não ultrapassam os 9.000 metros), efectuaram-se algumas sondagens ultraprofundas com o objectivo de se conhecer a constituição do interior da Terra. • Contudo, a perfuração mais profunda atingiu a profundidade de 12.023 metros, realizada, em 1984, na Península de Kola (ex-URSS), o que corresponde a 0,19% do raio da Terra. • A perfuração de poços de grande profundidade permite que se realizem importantes investigações no domínio da petrologia, paleontologia, geoquímica e geofísica. • As minas que se destinam à exploração de recursos minerais não excedem os 4 Km de profundidade.
  • 8. Geologia • Ciência que pesquisa a estrutura da crosta terrestre, seu modelado externo e as distintas fases da história física da terra. Como a geologia é uma Ciência muito ampla, há a necessidade de que se tenha sólido conhecimento de química, físico e botânico. • Áreas de Atuação • a) Procura de afloramentos e natureza dos mesmos • b) Procura de fósseis • c) Estudo dos diferentes tipos de estrutura • d) Prospecção
  • 9. Os objetivos de estudo da geologia, são os fenômenos geológicos, os quais se dividem em duas ordens: físicas e biológicas. Os fenômenos geológicos de ordem física são: • Litogênese: (Formação de rochas), • Orogênese: (Formação de montanhas), • Gliptogênese (Destruição e modelagem do relevo). – Estes fenômenos fazem parte do ciclo geológicos. • Os fenômenos de ordem biológica, diz respeito aos fósseis (restos de organismos) encontrados nas rochas
  • 10. ENGENHARIA DE MINAS • Extrair e processar para o aproveitamento dos recursos minerais e combustíveis fósseis é a principal tarefa do engenheiro de minas. • Áreas de Especialização: – Pesquisa Mineral – Lavra de Minas – Processamento Mineral – Economia Mineral
  • 11.
  • 12.
  • 13.
  • 14.
  • 15.
  • 16. MINERAIS • A história da utilização dos minerais resulta da observação dos achados arqueológicos. Monazite Ce(PO4) • O homem pré-histórico, para cobrir as suas necessidades, fez uso do sílex e outras variedades de quartzo. • Nas sociedades neolíticas, o homem usou gemas ( minerais utilizados em joalharia e ourivesaria ) como moeda de troca. • Quando descobriu os metais ( ouro, cobre, estanho, ferro ) passou a fazer uso deles. • O conhecimento dos metais e a sua utilização caracterizou alguns períodos da antiguidade, como a Idade do bronze ou a Idade do ferro. • Actualmente, o homem faz uso directo ou indirecto de quase todos os minerais conhecidos, mais de 2.600 espécies minerais.
  • 17. • As características fundamentais de espécie mineral são a ordem geométrica, a periodicidade no arranjo da matéria, bem como a natureza dos átomos que entram na composição química da espécie mineral. • No contexto do Terra Planeta "Vivo", estamos preocupados em dar a conhecer alguns aspectos dos minerais, porque eles são os constituintes das rochas que por sua vez fazem parte da composição superficial da Terra.
  • 18. O domínio da Geologia que estuda os minerais chama-se Mineralogia, sendo um domínio com vários subdomínios, um dos quais é a Cristalografia que se ocupa do estudo dos cristais. Modelo da rede cristalina da halite NaCl
  • 19. O conceito de mineral • São elementos ou compostos químicos, podendo-se expressar por meio de fórmulas químicas que admitem uma pequena variação, mas conservam fixa a estrutura. • Os minerais são constituídos por átomos dispostos segundo um modelo regular tridimensional característico para cada mineral. • A maior parte dos minerais aparece na forma de cristais, apenas visíveis ao microscópio de luz polarizada
  • 20. • A malha elementar delimita uma porção de espaço dotado de uma certa quantidade de átomos. – A malha elementar repetindo-se periodicamente em três direcções do espaço define uma rede de três dimensões que será o suporte geométrico das estruturas atómicas dos cristais. • As propriedades geométricas de um cristal, tais como as arestas, ângulos e planos das faces, estão directamente ligadas à sua malha elementar, podendo ser descritas a partir de um certo número de operações de simetria. • Os elementos de simetria de um cristal são fundamentalmente o plano de simetria, o eixo de simetria e o centro de simetria. – A combinação de todos os elementos de simetria origina 32 classes de simetria, pelas quais se repartem todos os cristais. De acordo com certas características comuns ou parecidas, podem-se distribuir estas 32 classes por sete grandes grupos, os chamados
  • 21. • Os cristais são sólidos geométricos limitados por faces planas (poliedros) e de composição química definida. • As faces planas de um cristal são paralelas aos planos da sua malha elementar. Quartzo leitoso SiO2 Xenotimo Y(PO4) Arsenopirite FeAsS
  • 22. sistemas cristalinos cúbico, romboédrico, hexagonal, tetragonal, ortorrômbico, monoclínico e Quartzo defumado SiO2 Magnetite Fe3O4 triclínico As propriedades químicas dos minerais estão estreitamente relacionadas com a sua composição química, com a natureza dos átomos e íons que os constituem. Mas dependem também, tal como as propriedades físicas, da sua estrutura, isto é, do arranjo das partículas elementares.
  • 23.
  • 24. ROCHAS • São, basicamente, associações naturais de dois ou mais minerais agregados ou não e, normalmente, cobrindo vastas áreas da crosta (crusta) terrestre e, por vezes, embora raras, constituídas por um só mineral. • São, normalmente, agrupadas, de acordo com a sua origem, em três grandes classes: • magmáticas ou ígneas (ignis=fogo), metamórficas e • sedimentares.
  • 25. REFERENCIAS • www.dnpm.gov.br • Departamento Nacional de Pesquisa Mineral • www.cprm.gov.br • Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais • www.geocities.com • Manual de Mineralogia do DANA • De A. Betejim • Enciclopédias Barsa e Mirador Internacional