Estará a porosidade das areias relaccionada com a granulometria e com o grau de calibragem?

Tema/ Teoria: Processos e materiais geológicos importantes em ambientes terrestres. - Rochas detríticas.

Resumo: As rochas sedimentares detríticas são predominantemente constituídas por sedimentos de origem detrítica, sendo a sua granulometria variável. Assim, a classificação dos sedimentos detríticos é realizada de acordo com as dimensões desses materiais-granulometria. Nas rochas detríticas, os detritos podem apresentar-se angulosos ou mais ou menos arredondados de acordo com a duração do transporte dessas partículas, com a distância percorrida e com a dureza do material.
Assim, para caracterizar este tipo de rochas são importantes a composição, a dimensão, a distribuição e a morfologia dos detritos. Por isso, as rochas detríticas podem ser consolidadas, cujos materiais estão ligados por um cimento, ou não consolidadas, como, por exemplo, as areias, que são rochas areníticas não consolidadas.
As rochas areníticas são rochas desagregadas que podem dar muitas informações sobre a fonte dos materiais e sobre o ambiente de formação. Entre os grãos de areia existem poros onde a água ou o ar podem circular, devido às diferentes formas que cada grão toma. Por essa razão as areias são muito permeáveis.

Palavras-chave: rochas sedimentares detríticas; rochas consolidadas; rochas não consolidadas; granulometria; calibragem; porosidade; permeabilidade; morfologia dos sedimentos; transporte dos sedimentos; dimensão dos detritos.

Observação/ Resultados:
Para determinar a porosidade dos diferentes materiais, procedeu-se à reunião de vários tipos de areias, variando no tamanho dos seus detritos, granulometria, e na calibragem respectiva, podendo assim ser analisadas areias muito diversificadas.
Assim, procedeu-se à medição de 300g de cada tipo de areia, colocando essa quantidade numa caixa de vidro para, posteriormente, ser saturada de água.

Tipos de areia:

• AREIA BASTANTE FINA
  

Corresponde à areia 1

• AREIA RELATIVAMENTE FINA
  

Corresponde à areia 2

• AREIA UM POUCO GROSSEIRA
  

corresponde à areia 3

• AREIA GROSSEIRA
  

corresponde à areia 4

• AREIA BASTANTE GROSSEIRA
  

corresponde à areia 5

• AREIA MUITO GROSSEIRA
  

corresponde à areia 6

• MISTURA
  

Sendo que as areias 1, 2 e 3 correspondem a areias com granulometria baixa e bem calibrada, as areias 4,5 e 6 correspondem a areias com granulometria elevada e com uma má calibragem, e a areia 6, que corresponde a uma mistura, é uma areia com uma granulometria variada e muito mal calibrada, uma vez que os detritos apresentam formas e tamanhos muito diversificados.
De seguida mediu-se uma determinada quantidade de água numa proveta e adicionou-se essa água à areia que se encontrava na caixa de vidro. Aquando da saturação do solo, a adição de água terá de ser anulada, de modo a que o solo fique minimamente saturado.

Término este procedimento, todas as condições necessárias para os cálculos das porosidades dos variados materiais estão realizadas.

• Cálculo da porosidade:

Para a medição do volume de poros utilizamos a sua correspondência à quantidade de água no solo saturado.

Assim, para determinar a quantidade de água existente no solo saturado, procede-se desta forma:

• Mede-se a quantidade de água existente na proveta antes desta ser adicionada à areia;
• Após a adição da água necessária para a saturação da areia, medir a quantidade de água que ainda restou na proveta;
• A quantidade de água no solo saturado corresponde à diferença entre a água inicialmente existente na proveta e a água que restou na proveta após a adição no solo.

Para calcular o volume da areia coloca-se os 300g do material anteriormente medidos e transfere-se essa quantidade para um goblé. O volume mede-se assim directamente.

	Quantidade de água
Solo	Medida (ml)	Em excesso (ml)	No solo (ml)	Volume do solo seco (ml)
Areia1	250	170	80	170
Areia2	190	100	90	190
Areia3	250	160	90	200
Areia4	170	96	74	200
Areia5	200	138	62	210
Areia6	138	70	68	230
mistura	230	164	66	160

Registados os volumes necessários, procedeu-se ao cálculo da porosidade das diferentes areias, tendo-se verificado os respectivos resultados.

Solo	Porosidade (%)
Areia1	47.1%
Areia2	47.4%
Areia3	45%
Areia4	37%
Areia5	29.5%
Areia6	29.6%
mistura	41.25%

Observações:

1. Realmente houve a comprovação de que na areia existem poros, uma vez que ocorreu uma penetração da água nos espaços vazios entre os sedimentos.
2. Aquando da adição de água à areia 2 verificou-se uma espécie de "fumo" a ser libertado. Esse facto deve evidenciar a existência de partículas minúsculas misturadas com as restantes de maiores dimensões, ou seja, de poeiras.
3. Na areia seca seca foi possível ouvir um som no momento em que a água penetrava e preenchia os espaços vazios.

Discussão dos resultados:

Após término desta actividade laboratorial é concebido o dever de dar resposta a determinadas questões "pós-laboratoriais".

• Como explica a existência de poros nas areias?

Como está referido no resumo desta actividade, os detritos podem assumir formas e tamanhos muito diversificados, diversidade essa que é causada pela duração do transporte que estes sedimentos sofrem, pela distância percorrrida e, inclusive, da própria dureza do material, pelo que, assumem formas, por vezes, bastante divergentes. Essa não-coerência de formas leva a que, na maioria dos casos, os sedimentos se juntem e entre eles se formem lacunas por onde a água e o ar podem circular. Essas lacunas, ou "poros" aumentam assim a permeabilidade da rocha.

• Pretende-se agora fazer uma breve comparação dos resultados obtidos.

Através dos cálculos é nos possível afirmar que o material mais poroso é a areia 2, pois foi a que gastou mais água para ficar saturada por volume total de areia, seguida da areia 1 e da areia 3.
Assim, as areias que apresentam maior porosidade são as de menor granulometria. A porosidade do material, de uma maneira generalizada, vai diminuindo com o aumento do tamanho dos sedimentos, pelo que é possível estabelecer uma relação entre a granulometria dos materiais e a porosidade da rocha desagregada.
Teoricamente a areia que apresentaria maior porosidade seria a areia 1, pelo facto desta ser constituída por sedimentos de reduzidas dimensões e bem calibrados. Tal não foi verificado devido, principalmente, a erros na observação dos materiais ou na própria elaboração do procedimento, podendo estes sedimentos não ser tão bem calibrados como se pensava, ou até devido ao facto de terem ocorrido pequenas imprecisões na adição de água para a sua saturação.

Atendendo agora à calibragem dos materiais, seria de esperar que as areias que apresentassem maior porosidade fossem as bem calibradas e as areias mal calibradas apresentariam uma menor porosidade pelo facto da existência em simultâneo de partículas pequenas e de maiores dimensões, sendo assim possível às partículas pequenas ocuparem as lacunas deixadas entre as partículas grandes. Assim, diminuíam-se os espaços entre os sedimentos, ou seja, a porosidade.
De facto, as areias 4,5 e 6, apresentam-se mal calibradas e apresentam também uma menor porosidade, estando em concordância com o que foi mencionado no paragrafo anterior. Tal não se verifica com a mistura (junção de areias mais pequenas e outras maiores), apresentando-se esta muito mal calibrada e com uma porosidade bastante elevada (quase tão elevada como a da areia 1). Assim, era de esperar que essa areia apresenta-se um menor grau de porosidade.
Para a realização da mistura era necessário a utilização de areia fina e areia mais grosseira, estando estes materiais em partes iguais. Tal não foi executado e, devido a uma falha procedimental, foi realizada a mistura utilizada nesta actividade através da junção de areia 1, 3 e 5. As areias 1 e 3 correspondem a uma areia bem calibrada e de reduzidas dimensões. Apenas a areia 5 corresponde a uma areia de menor calibragem e de maior dimensão, pelo que, na junção destes três materiais, predominem os materiais melhor calibrados e de dimensões mais pequenas, pelo que a porosidade também é afectada, sendo essa bastante elevada, causa da não proporcionalidade no uso dos materiais para a mistura.

Estará a porosidade das areias relacionada com a granulometria e com o grau de calibragem?

• De uma forma geral, é possível estabelecer uma relação entre a porosidade do material e a granulometria e grau de calibragem do mesmo. Assim, pode ser observado que a porosidade vai diminuindo com um aumento da granulometria e vai diminuindo com a diminuição do grau de calibragem do material.
  

Referência bibliográficas:

http://ciencias.esec-sampaio.net/index.php?option=com_content&task=view&id=40&Itemid=61

Silva, Amparo Dias; Santos, Maria Ermelinda; Gramaxo, Fernanda; Mesquita, Almira Fernandes; Baldaia, Ludovina; Félix, José Mário. (2010). Terra, Universo de Vida: 2ª Parte, Geologia. Porto: Porto Editora.