MINERAIS PRIMRIOS Solo: mistura de substncias minerais e orgnicas, que recobre parte da crosta terrestre,

resultante da ao do intemperismo sobre o material originrio, capaz de fornecer sustentao mecnica, gua e nutrientes para o crescimento vegetal.

O solo formado pela ao conjunta de cinco fatores: Solo = funo (material originrio, clima, organismos, relevo, tempo)

Composio da Terra

Admite-se que a Terra seja composta de: - ncleo central: parte externa lquida e parte interna slida, composto de Fe com cerca de 10% de

Ni dissolvido - manto: composto principalmente de silicatos de Fe e Mg e Fe elementar - crosta: espessura de 10 a 60 km, composta principalmente de silicatos de Fe, Mg e Al, e slica

(SiO2) - atmosfera: 78% N2, 21% O2, 0,03% CO2

Composio da crosta (litosfera) Elemento % em peso % em volume

O 47,2 93,8 Si 28,2 0,9 Al 8,2 0,5 Fe 5,1 0,4 Ca 3,7 1,0 Na 2,9 1,3 K 2,6 1,8

Mg 2,1 0,3 Mais de 80% da massa da crosta composta de xidos de Si e Al. Os minerais silicatados so

os mais abundantes, e seu estudo permite caracterizar a maioria das rochas da Terra. Minerais primrios Mineral um slido inorgnico que possui composio qumica caracterstica e uma ordem

atmica tridimensional sistemtica. - minerais primrios: formados a altas temperaturas, quando da cristalizao do magma (mistura

de silicatos, xidos metlicos e substncias volteis dissolvidas a 600 - 1200 oC). No sofreram alterao aps sua gnese. Presentes em rochas gneas e metamrficas. Principalmente silicatos, xidos e carbonatos.

- minerais secundrios: resultam da decomposio de minerais primrios, formados em condies ambientais usuais. Presentes em solos, sedimentos e rochas sedimentares. Principalmente argilas silicatadas e xidos de Fe, Al e Ti.

tempo magma

cristalizao minerais primrios

intemperismo

minerais secundrios

rochas solos e sedimentos

Estrutura cristalina dos silicatos A unidade bsica o tetraedro de Si (SiO4)-4

As cargas negativas dos nions silicatos tm que ser neutralizadas, para haver estabilidade do

mineral. Isto pode ocorrer atravs da presena de ctions neutralizadores ou do compartilhamento de O.

A classificao dos minerais silicatados feita com base no tipo de compartilhamento de O e no ction neutralizador (nesossilicatos, sorossilicatos, ciclossilicatos, inossilicatos, tectossilicatos, filossilicatos).

Pode ocorrer tambm a estrutura octadrica, onde no centro h Al+3, Fe+2 ou Mg+2, associado a 6 oxignios:

Estas estruturas cristalinas tm grande estabilidade. Sua forma definida pelo nmero de

coordenao dos elementos envolvidos. O nmero de coordenao define o nmero de nions (no caso dos silicatos, tomos de oxignio) capazes de se ligar ao ction central; o nmero de coordenao funo da valncia e do raio inico do ction envolvido.

Nmero de coordenao

Elemento Raio inico ()

4 Si+4 0,42 Al+3 0,51 Al+3 0,51 6 Mg+2 0,66 Fe+2 0,74

8 Na+ 0,97 Ca+2 0,99

8-12 K+ 1,33

A ligao Si-O pode ser considerada meio-covalente meio-inica, o que confere alta estabilidade ao material e boa condutividade eltrica (material usado na indstria eletro-eletrnica).

Nesossilicatos Os tetraedros so isolados, sem compartilhar O. As cargas negativas so neutralizadas por

Fe+2 ou Mg+2.

So as olivinas, que formam uma srie isomorfa (mesma forma cristalina, mas de diferente

composio qumica): fayalita Fosterita Fe2SiO4 (Fe,Mg)2SiO4 Mg2SiO4

Tm cores escuras vtreas. So facilmente intemperizveis, e portanto raras nos solos e sedimentos: oxidao Fe+2 Fe+3 (o Fe+3 tem raio inico menor) hidrlise Mg+2 Mg(OH)2

Inossilicatos Os tetraedros compartilham o O basal, formando cadeias simples (piroxnios) ou duplas

(anfiblios). As cadeias so ligadas por Fe+2 ou Mg+2, e nos interstcios da estrutura acomoda-se Ca+2. Em algumas posies da estrutura cristalina pode ocorrer Zn+2 e Cu+2. Tm cores escuras opacas.

Piroxnio Anfiblio

- piroxnios: hiperstnio (Fe, Mg)2Si2O6; augita (mais comum) (Ca, Mg, Fe) 2Si2O6 - anfiblios: tremolita Ca2Mg5(Si4O11)2(OH)2; horblenda (mais comum)

Tambm so facilmente intemperizveis (menos que as olivinas, pois o Fe+2 ou Mg+2 esto mais protegidos na estrutura) e so raros nos solos e sedimentos.

Tectossilicatos So os mais comuns na crosta. Todos os oxignios dos tetraedros so compartilhados,

formando estruturas tridimensionais.

Quartzo

SiO2 no h substituio isomrfica Praticamente no sofre intemperismo qumico em condies ambientais, e sua dureza dificulta

o intemperismo fsico. o mineral mais comum na crosta. Presente nos solos e sedimentos como areia. Tem cor transparente ou branco-opaca, mas a presena de impurezas origina cores, como no quartzo rosa, ametistas e gatas .

O vidro um tectossilicato de carter amorfo, produzido pela fuso a 1.200 oC da slica (SiO2), carbonato de sdio (Na2CO3) e carbonato de clcio (CaCO3).

Em parte dos tetraedros pode ocorrer substituio isomrfica: quando da cristalizao do

mineral, Al+3 pode entrar no lugar do Si+4; a estrutura no se altera, mas so geradas cargas negativas, que so neutralizadas por ctions Ca+2 e Na+ (nos feldspatos clcio-sdicos) ou por K+ (nos feldspatos potssicos). Os feldspatos so os minerais mais comuns nas rochas gneas, e podem ser encontrados nos solos.

Feldspatos clcio-sdicos (ou plagiocsios) Formam uma srie isomorfa:

anortita albita CaAl2Si2O8 (Ca,Na)AlSi3O8 NaAlSi3O8

Da anortita para a albita aumenta a % de Na, decresce a % de Ca e aumenta a resistncia ao

intemperismo. Em geral tm cores esbranquiadas. Feldspatos potssicos

KAlSi3O8 ortoclsio (mais comum; principal fonte de K+ para os solos); em geral tm cores translcidas avermelhadas.

Os feldspatos potssicos so um pouco mais resistentes ao intemperismo que os clcio-sdicos, pois o K+ menos hidrolizvel.

Fedspatides So semelhantes aos feldspatos, mas com mais substituies isomrficas, tornando-se mais

pobres em Si e mais ricos em Al; resistncia ao intemperismo semelhante aos plagiocsios. KAlSi2O6 leucita NaAlSiO4 nefelina

Substituio isomrfica e resistncia ao intemperismo Mineral Frmula Nmero de substituies

isomrficas

Quartzo Si4O8 0 Diminui a resistncia Ortoclsio KAlSi3O8 1 ao intemperismo Albita NaAlSi3O8 1 Anortita CaAl2Si2O8 2

Filossilicatos Tm a forma de folhas. So formados por camadas, cada camada com trs lminas: duas de

tetraedro de Si (3/4 Si + 1/4 Al) e outra intermediria, de octaedros de ctions (Al+3, Fe+2, Mg+2). Na lmina tetradrica ocorre substituio isomrfica (Al+3 no lugar de Si+4). A ligao entre camadas feita por K+ desidratado.

Os filossilicatos tambm so chamados de micas:

- biotita K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH)2 octaedros de Mg e Fe; cor escura - muscovita KAl2AlSi3O10(OH)2 octaedros de Al; cor clara, menos intemperizvel (o Al+3 menos

hidrolizvel); usadas como isolantes trmicos e eltricos. Composio mineralgica da crosta

Minerais % em volume Feldspatos 58 Piroxnios, anfiblios 13 Quartzo 11 Micas, cloritas, argilas* 10 Carbonatos, xidos, sulfatos 3 Olivinas 3 Outros 2 * argilas so minerais secundrios.

Srie de Bowen um diagrama que exprime a resistncia ao intemperismo dos vrios minerais primrios, e

est relacionada ordem de resfriamento e consolidao dos minerais no magma.

MINERAIS ACESSRIOS So minerais no silicatados, encontrados em pequenas quantidades nas rochas (menos de 5%

do volume de uma rocha), mas que podem assumir grande importncia agrcola e econmica. Apatita Frmula bsica (Ca, X)Ca4(PO4)3 X pode ser F (flor apatitas), Cl (cloro apatitas) ou OH (hidroxi apatitas) encontrado como incluses microscpicas em rochas gneas, podendo ocorrer em rochas

sedimentares. a principal fonte de P no solo, alm de ser matria prima para fabricao de adubos fosfatados.

Pirita FeS2 Ocorre em rochas gneas, sedimentares e metamrficas. Fonte de S nos solos. Com o intemperismo: FeS2 + H2O + 7/2 O2 FeSO4 + H2SO4 Calcita e magnesita Calcita CaCO3 magnesita MgCO3 dolomita CaCO3.MgCO3 Presentes principalmente em rochas sedimentares e metamrficas; so matria prima para

fabricao do calcrio (corretivo do solo). As conchas de invertebrados consistem principalmente de CaCO3 (calcita biognica).

Com o intemperismo: CaCO3 + H2O Ca+2 + HCO3- + OH-

ROCHAS Atravs do intemperismo, a rocha matriz ir fornecer os materiais constituintes minerais do

solo, fornecer nutrientes essenciais aos vegetais e influenciar nas propriedades qumicas e fsicas (cor, textura) do solo. Em geral, quanto mais jovem for o solo, maior a influncia exercida pelo material originrio.

As caractersticas das rochas que mais influenciam a gnese do solo so sua composio mineralgica, resistncia mecnica e textura (tamanho dos cristais). A estrutura da rocha refere-se disposio dos cristais.

ROCHAS GNEAS (ou magmticas) Constituem 80 % da crosta. Formadas pela cristalizao do magma (mistura de silicatos,

slica, xidos metlicos e substncias volteis dissolvidas a 600 1200 oC). Classificao quanto ao ambiente de cristalizao

Extrusivas ou vulcnicas: cristalizao do magma na superfcie da crosta, com resfriamento rpido, em contato direto com a atmosfera, formando-se cristais de menor tamanho. Ex.: basalto, riolito.

Intrusivas ou plutnicas: cristalizao no interior da crosta, com resfriamento lento e menores perdas de calor e substncias volteis, formando-se cristais de maior tamanho. Ex.: gabro, granito.

As rochas extrusivas, por apresentar cristais de menor tamanho, so de mais fcil intemperizao que rochas intrusivas de mesma composio mineralgica.

As rochas gneas em geral tm disposio dos cristais aleatria.

Classificao quanto ao teor de slica (SiO2) Rochas cidas (> 65 %): cor clara, presena expressiva de quartzo e ortoclsios; originam solos

arenosos e em geral mais cidos e menos frteis. Ex.: granito (I), riolito (E). Rochas intermedirias (55 a 65 %): cor intermediria, presena de plagiocsios e silicatos

ferromagnesianos, e pouco ou nenhum quartzo. Ex.: diorito (I), andesito (E). Rochas bsicas (45 a 55 %) e ultra-bsicas (< 45 %): cor escura, ricas em piroxnios, anfiblios e

plagiocsios, e s vezes olivinas, sem presena de quartzo. Originam solos ricos em argila e xidos e cores avermelhadas e brunadas, em geral mais frteis e menos cidos. Ex.: gabro (I), basalto (E).

Classificao quanto cor Ajuda a caracterizar a composio da rocha: os minerais silicatados ferro-magnesianos tornam

a rocha mais escura; o quartzo e feldspatos do cor clara: - leucocrticas (ou flsicas): rochas de cores claras. Ex. granito, riolito. - mesocrticas: rochas de cores intermedirias. Ex.: sienito. - melanocrticas (ou mficas): rochas de cores escuras. Ex. basalto, gabro.

Classificao quanto composio mineralgica critrio fundamental para a denominao da rocha. Os minerais silicatados so os mais

importantes para a classificao, sendo avaliadas suas propores mdias na rocha e atribuda a sua denominao.

Composio mineralgica de algumas rochas gneas (% em peso) cidas intermedirias bsicas ultra-bsicas Extrusivas riolito andesito basalto - Ortoclsio 40 5 - - Quartzo 30 2 - - Plagiocsios 15 60 50 2 Biotita 10 3 - - Horblenda 5 20 5 - Piroxnios - 10 45 48 Olivinas - - - 50 Intrusivas granito diorito gabro peridotito

ROCHAS SEDIMENTARES Constituem apenas 5 % da crosta, mas recobrem cerca de 75% da rea dos continentes.

Formadas pela acumulao de materiais derivados de outras rochas preexistentes, em quatro etapas: destruio (intemperismo), transporte (gua, vento, geleiras), deposio e diagnese.

Diagnese (ou litificao) a transformao dos sedimentos em rochas sedimentares, com diminuio da porosidade e consolidao, causadas pelo dessecamento, presso das camadas superiores e cimentao por substncias aglutinantes; ocorre em condies de presso e temperatura semelhantes s da superfcie terrestre. Nestas rochas que ocorrem os fsseis.

A classificao dos sedimentos pode ser feita quanto ao ambiente de sedimentao (continentais, marinhos, fluviais, glaciais, elicos, etc.) e quanto ao modo de formao (mecnicos ou clsticos, orgnicos e qumicos).

Os sedimentos mecnicos so formados por pedaos de outras rochas, compostos por minerais primrios resistentes, que suportam transporte sem se decomporem, e/ou minerais secundrios. So classificados pelo tamanho: Sedimento Dimetro (mm) Rocha sedimentar Mataco > 20 Calhau 20 10 Conglomerado Cascalho 10 2 Areia 2,0 0,05 Arenito Silte 0,05 0,002 Siltito Argila < 0,002 Argilito, folhelho

Algumas rochas sedimentares apresentam estratificao, um tipo de estrutura associado deposio de distintas camadas de sedimentos.

Os sedimentos orgnicos (resduos animais e vegetais) do origem ao carvo mineral, turfa, betumes e petrleo, guano (estercos de aves), recifes de coral, mbar (resinas de conferas).

Os sedimentos qumicos so formados pela precipitao de substncias transportadas pela gua: calcrio (composto de calcita CaCO3 e dolomita CaCO3.MgCO3), halita ou sal gema (NaCl), anidrita (CaSO4) e gesso (CaSO4.2H2O), salitre (NaNO3 e KNO3).

Os solos formados sobre rochas sedimentares clsticas geralmente apresentam baixa fertilidade. Solos formados sobre turfas ou calcrios apresentam elevada fertilidade natural.

ROCHAS METAMRFICAS Constituem cerca de 15 % da crosta. Produzidas por alterao das rochas preexistentes, em

regies mais profundas da crosta (3 a 20 km de profundidade), em condies de elevadas presses e temperatura (100 a 600 C) e ausncia de ar atmosfrico. No metamorfismo ocorrem fenmenos de recristalizao, mudana de estrutura, coeso e textura, e alteraes dos componentes minerais. Podem ser gerados novos minerais, tpicos do metamorfismo, como o talco, a clorita, o grafite e a granada.

O metamorfismo ocorre em um intervalo amplo de presses e temperaturas, e as rochas podem ter diferentes graus de metamorfismo: incipiente, fraco, mdio e forte. Geralmente com o aumento do grau metamrfico ocorrem mudanas na mineralogia e um aumento no tamanho dos cristais dos minerais.

Exemplo de intensidade progressiva de transformao: Argila ------> folhelho --------> ardsia ----> filito ----> micaxisto ----> gnaisse sedimento rocha sedimentar rochas metamrficas

Metamorfismo regional Ocorre atravs de presses de camadas superiores. Devido ocorrncia de presses dirigidas,

estas rochas mostram comumente arranjo dos minerais em planos paralelos sucessivos e quebram-se ao longo de superfcies planas, numa estrutura chamada de xistosidade.

Exemplos: quartzito (formado de quartzo e arenitos quartzosos), ardsia (quartzo, clorita, pirita), gnaisse (quartzo, feldspato, mica).

Rochas como os quartzitos e ardsia so usadas como revestimentos e pisos em construes. Metamorfismo de contato Ocorre devido a altas temperaturas, prximas a intruso de magma. O mrmore uma rocha

metamrfica produzida pela alterao dos calcrios, composta de calcita CaCO3 e dolomita Ca,Mg)CO3. O mrmore produzido apenas de carbonato tem cor branca, mas impurezas originam outras coloraes.

H outros tipos de metamorfismo: metamorfismo dinmico (causado pela frico de placas tectnicas), metamorfismo de impacto (causado pelo impacto de grandes meteoritos), entre outros.

CICLO DAS ROCHAS

rochas gneas vulcnicas

intemperismo regolito eroso sedimentos

diagnese soerguimento rochas

sedimentares rochas gneas

plutnicas

metamorfismo

magma assimilao

rochas metamrficas

Movimentos das placas tectnicas da Terra (terremotos, formao de montanhas) podem

trazer superfcie rochas formadas em camadas profundas da crosta terrestre, como rochas gneas plutnicas, sedimentares e metamrficas, atravs do processo denominado de soerguimento. Estas rochas, em contato com a atmosfera, sofrem intemperismo e podem originar solos. Desta forma, os solos podem ser formados a partir de rochas gneas, rochas sedimentares, rochas metamrficas e a partir de sedimentos no consolidados.

Apenas na Regio Sul do Brasil encontram-se afloramentos significativos de rochas gneas

bsicas (basalto). Nas Regies Sudeste e Nordeste predominam as rochas gneas cidas (granitos) e metamrficas (gnaisses), e nas Regies Norte e Centro-Oeste as rochas sedimentares clsticas (arenitos e argilitos). No Pantanal e Vale do Amazonas predominam sedimentos no consolidados.

FATORES DE FORMAO DO SOLO O solo conseqncia da ao conjunta de cinco fatores:

Solo = f (material originrio, clima, organismos, relevo, tempo) O solo constitudo de diferentes camadas, ou horizontes, que permitem distinguir e

classificar os vrios tipos de solo. Estas camadas so expostas quando da escavao do solo, mostrando o perfil do solo. Sucintamente, estes horizontes so: O Horizonte superficial de constituio orgnica. A Horizonte mineral superficial, de concentrao de matria orgnica e cor escura devido adio

de plantas e animais; em geral mais arenoso devido perda de argila. B Horizonte sob A, bastante afetado por transformaes pedogenticas, em que pouco resta da

estrutura original da rocha, podendo haver acumulao de argila transportada dos horizontes acima.

C Horizonte de material inconsolidado sob A ou B, relativamente pouco afetado por processos pedogenticos.

R Camada rochosa de material consolidado.

Material originrio Atravs do intemperismo, a rocha matriz ir fornecer os materiais constituintes do solo,

fornecer nutrientes essenciais aos vegetais e influenciar as caractersticas qumicas e fsicas (cor, textura) do solo. Em geral, quanto mais jovem o solo, maior a influncia exercida pelo material originrio. As caractersticas das rochas que mais influenciam a pedognese so sua composio mineralgica, resistncia mecnica e textura (tamanho dos cristais).

Os granitos e gnaisses formam solos arenosos, cidos e pobres em nutrientes. Os basaltos formam solos ricos em argilas e xidos, com pH mais elevado e maior riqueza em nutrientes, de cores avermelhadas e brunadas. Rochas sedimentares clsticas em geral formam solos de baixa fertilidade. Calcrios formam solos com as impurezas deixadas pela dissoluo do intemperismo, em geral com pH mais alto. Quartzitos e arenitos formam solos arenosos e cascalhentos. Turfas formam solos orgnicos de alta fertilidade natural.

Os solos podem ser formados a partir de rochas gneas, rochas sedimentares, rochas metamrficas e a partir de sedimentos no consolidados.

Clima Os componentes do clima so: precipitao, umidade, temperatura, ventos, insolao. O clima

age diretamente pela precipitao e temperatura, e indiretamente determinando a velocidade de adio e decomposio de matria orgnica. Com o tempo, o clima passa a dominar a gnese do solo, superando o material originrio. A formao e evoluo dos solos se processam no sentido de lixiviao dos minerais mais solveis e acumulao dos resduos coloidais de slica, ferro e alumnio.

A precipitao influi no intemperismo qumico (oxidao e reduo, dissoluo e hidrlise, hidratao), e fsico (lixiviao, eroso, transporte). O balano hdrico (balano entre precipitao e evapotranspirao) interfere na acumulao de sais. A temperatura acelera as reaes qumicas e a produo e degradao da matria orgnica.

Quanto mais quente e mido for o clima, mais rpida a decomposio das rochas, produzindo materiais muito intemperizados e solos profundos. Em climas muito midos a elevada precipitao aumenta o arraste de ons solveis para camadas mais profundas do solo, tornando os solos em geral mais cidos e menos frteis. Mesmo solos formados de basalto em regies chuvosas podem apresentar altos teores de Al e baixos teores de nutrientes.

J climas ridos e/ou muito frios, os solos so mais rasos e contm minerais primrios pouco afetados pelo intemperismo.Solos de climas ridos so neutros ou alcalinos, podendo apresentar salinidade.

Organismos A poro viva do solo representada principalmente por razes de plantas, animais (meso e

macrofauna) e microrganismos (bactrias, fungos, actinomicetos e algas). As minhocas em geral predominam na fase viva dos solos, mas em solos de cerrado (Latossolos) os trmitas (cupins) podem ser dominantes.

A biosfera participa de inmeros processos pedogenticos: - penetrao de razes, provocando transformaes mecnicas nas rochas - adies de matria orgnica, que sofre decomposio microbiana, promovendo a ciclagem de

nutrientes e diminuindo suas perdas por lixiviao - aumento da CTC - formao de quelatos - produo de CO2 (e de H2CO3) pela respirao de razes e microrganismos - animais operam o rearranjamento dos materiais do solo, com formao de canais e irregularidades - a vegetao cria microclimas e diminui as perdas por eroso.

Florestas de conferas em geral tm solos mais cidos que florestas tropicais.

Relevo O relevo influencia na distribuio das foras climticas, variando: condies para atividade

bitica; exposio do solo ao vento, insolao e precipitao; drenagem natural e eroso; acumulao e remoo de depsitos. O relevo relaciona-se com o perfil do solo atravs de: profundidade do solo; espessura e contedo de matria orgnica do horizonte A; umidade do perfil; cor; grau de diferenciao dos horizontes; reao do solo; contedo de sais solveis; temperatura; carter do material parental.

Locais mal drenados causam reduo do ferro e acumulao de matria orgnica, com formao de solos cinzentos e escuros. Solos bem drenados em geral tm cores vivas, em virtude da oxidao do Fe. Em regies ridas, as reas mais baixas esto sujeitas acumulao de sais carregados por enxurradas. reas montanhosas de relevo ngreme favorecem a eroso, dificultando a formao de solos profundos.

Catena ou topossequncia: uma seqncia de diferentes tipos de solos, cujas propriedades esto relacionadas sua posio no relevo.

Tempo Considerado um agente passivo, que permite ou no que os demais fatores se expressem. Os

solos podem ser classificados de acordo com o seu estdio de desenvolvimento em: - jovens (azonal): em formao, com caractersticas predominantes do material originrio; - imaturos (intrazonal): com o desenvolvimento limitado pelo excesso de gua, sais ou carbonatos; - maduros (zonal): em equilbrio com o ambiente, senis, com acumulao de materiais altamente

intemperizados. Desenvolvimento de um perfil de solo com o tempo

A A A B R C B (rocha) R R C R

Rocha recm-exposta Solo jovem (Litossolo)

Solo pouco desenvolvido (Cambissolo)

Solo maduro (Argissolo)

As taxas de formao do solo (horizontes A + B) variam com o material originrio, o clima, a

biosfera e o relevo: Tipo de solo anos para

formao cm de solo

Solos vulcnicos 45 35 Solos orgnicos 3000 50 Espodossolo 3000 100 Argissolo 30000 150 Latossolo 75000 200

Vantagens e desvantagens de solos novos e maduros

Vantagens Desvantagens Solo novo maior disponibilidade de nutrientes impedimentos mecanizao Solo maduro melhor desenvolvimento radicular pobreza em nutrientes facilidade de mecanizao resistncia eroso

INTEMPERISMO Desintegrao e decomposio qumica e fsica das rochas e minerais. O intemperismo ocorre

quando da exposio das rochas aos agentes intempricos da atmosfera (radiao solar, gua, oxignio, ventos, organismos, etc.).

tempo magma minerais

primrios minerais

secundrios cristalizao intemperismo rochas gneas e metamrficas solos, sedimentos e rochas sedimentares

INTEMPERISMO FSICO Processo exclusivamente mecnico

- ao trmica da radiao solar: variao de temperatura causa a esfoliao das rochas - ao mecnica da gua: chuvas, mares, rios, gelo, eroso (arraste superficial de partculas),

lixiviao (remoo de substncias solveis para camadas profundas do solo) - ao mecnica dos ventos: esculturas em rochas (arenitos) - ao mecnica dos seres vivos: penetrao de razes em fendas de rochas, galerias cavadas por

insetos e aneldeos. INTEMPERISMO QUMICO Alterao qumica das rochas e minerais 1. Oxidao e reduo Poder oxidante do O2 da atmosfera

FeS2 + 7/2 O2 + H2O FeSO4 + H2SO4 pirita Fe2SiO4 + 1/2 O2 + 2 H2O Fe2O3 + H4SiO4 fayalita (MP) hematita (MS) cido silcico

2. Dissoluo Poder dissolvente da gua; ocorre solubilizao completa do mineral CaCO3 + H2O Ca+2 + HCO3- + OH-

Os ons solveis podem ser lixiviados. 3. Hidrlise Os silicatos sofrem hidrlise em contato com a gua, com formao de produtos secundrios:

Mg2SiO4 + 4 H2O 2Mg+2 + 4OH- + H4SiO4 fosterita (MP) solvel cido silcico (slica coloidal) KAlSi3O8 + 8 H2O K+ + OH- + Al(OH)3 + 3H4SiO4 ortoclsio (MP) gibsita (MS)

A lixiviao dos produtos solveis acelera estas reaes. 4. Hidratao Incorporao de gua estrutura cristalina

2Fe2O3 + 3H2O 2Fe2O3 3H2O hematita (vermelha) limonita (amarela) CaSO4 + 2 H2O CaSO4 2H2O anidrita gesso

5. Carbonatao Ocorre formao de cido carbnico pela dissoluo do CO2 na gua

H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3- Esta acidez acelera a decomposio dos minerais. A atmosfera possui 0,03% de CO2, o ar do

solo possui 0,2 a 4% devido respirao de razes e microrganismos. 2 KAlSi3O8 + H2O + 2 CO2 2 K+ + 2 HCO3- + Al2O3(SiO2)6 ortoclsio (MP) argila (MS)

6. Quelao Reteno de um on metlico (particularmente Fe+3 e Al+3) dentro da estrutura de um

composto orgnico, de propriedades quelantes. Estes complexos ficam parcialmente solveis e podem ser lixiviados ou acumular-se em camadas subsuperficiais do solo.

INTEMPERISMO BIOLGICO Ao dos organismos: microrganismos (algas, fungos, bactrias), macro e mesofauna

(roedores, insetos, aracndeos, moluscos, aneldeos, etc.) e macroflora (plantas). As minhocas em geral predominam na fase viva dos solos, mas em solos de cerrado os trmitas (cupins) podem ser dominantes. - ao mecnica das razes - a respirao de razes e microrganismos aumenta a [CO2] do ar do solo - a vegetao cria microclimas com maior umidade e reduz a eroso - adio de matria orgnica (ton/ha.ano): floresta tropical 5,0; floresta temperada 2,2; savana

tropical 0,9; pradaria 1,4; solo cultivado 5,0 - os musgos e liquens (associao entre fungos basidiomicetos e cianofceas) so os pioneiros na

ocupao de rochas nuas, adicionando matria orgnica e preparando o ambiente para o estabelecimento de plantas superiores: a xerosere a sucesso vegetal sobre rochas

- minhocas, insetos e outros organismos formam galerias e movimentam o material do solo - as razes profundas absorvem nutrientes de camadas subsuperficiais e os repem na superfcie,

atravs dos resduos vegetais: ciclagem de nutrientes, responsvel pela manuteno das florestas tropicais. Em florestas tropicais, a maior parte dos nutrientes est na biomassa, e a decomposio da matria orgnica mais rpida, ou seja, so ambientes mais frgeis com maior dependncia da ciclagem de nutrientes

PRODUTOS DO INTEMPERISMO A decomposio dos minerais primrios ir originar a formao de minerais secundrios

(argilas silicatadas, oxi-hidrxidos de Fe e Al), slica coloidal e solutos (K+, Ca+2, Mg+2, etc.): KAlSi3O8 + 8 H2O K+ + OH- + Al(OH)3 + 3H4SiO4 ortoclsio solveis gibsita slica coloidal

O quartzo permanece como areia, e alguns minerais primrios mais resistentes (ortoclsio e muscovita) podem manter-se nos solos. Os produtos solveis dirigem-se ao mar.

Em condies de alta precipitao, h remoo da slica e solutos, e concentrao de hidrxidos de Fe e Al. Os hidrxidos de Fe e Al posteriormente se polimerizam, dando origem a minerais secundrios.

Variao na composio mineralgica (% em volume) de um gnaisse antes e aps sofrer intemperismo. Minerais Antes do

intemperismo Aps

intemperismo Quartzo 30,5 43,5 Ortoclsio 19,1 13,1 Plagiocsios 40,6 1,0 Biotita 7,1 - Horblenda 1,2 - Outros xidos 1,5 2,0 Caulinita - 40,4 Obs.: caulinita um mineral secundrio (argila 1:1).

EFEITO DO CLIMA Em climas frios ou secos, os processos de dissoluo e hidrlise so menos intensos, com

decomposio parcial dos minerais silicatados, com formao de argilas 2:1 e solos menos cidos e mais frteis. Em climas tropicais, de elevada temperatura e precipitao, os intensos processos de dissoluo e hidrlise desdobram os minerais silicatados em slica e xidos, com arraste da slica e solutos, formao de argilas 1:1 e xidos, originando solos mais cidos e menos frteis.

Exemplo de ao progressiva do intemperismo: K2O . Al2O3 . 6SiO2 + 2 H2O 2 KOH + Al2O3 . 6SiO2 . H2O ortoclsio Al2O3 . 6SiO2 . H2O + H2O Al2O3 . 4SiO2 . 2H2O + 2SiO2 montmorilonita (argila 2:1) Al2O3 . 4SiO2 . 2H2O + H2O Al2O3 . 2SiO2 . 2H2O + H2O + 2SiO2 caulinita (argila 1:1) Al2O3 . 2SiO2 . 2H2O + H2O Al2O3 . 3H2O + 2SiO2 gibsita (oxi-hidrxido de Al)

ortoclsio argila 2:1 argila 1:1 oxi-hidrxido

solos temperados

solos subtropicais

solos tropicais

tempo, precipitao e temperatura

COLIDES tempo magma

cristalizao minerais primrios

intemperismo

minerais secundrios

rochas gneas e metamrficas

solos, sedimentos e rochas sedimentares

Os minerais secundrios no solo esto na forma de colides. O estado coloidal corresponde a

um sistema de duas fases, no qual materiais muito desagregados esto dispersos em um segundo material. Possui uma grande superfcie especfica (rea superficial / massa). No sistema solo admite-se partculas inferiores a 2 m (dimetro mximo das argilas), dispersas na soluo do solo ou formando agregados.

Os colides do solo so: orgnicos: hmus minerais: amorfos: alofanas, slica coloidal cristalinos: oxi-hidrxidos e argilas silicatadas

Argilas silicatadas So formadas por lminas tetradricas de Si e lminas octadricas de Al ou Mg.

Estrutura de uma lmina tetradrica: (a) esquema tridimensional; (b) vista superior.

Estrutura de lminas octadricas de Mg e de Al.

As lminas se empilham compartilhando O, formando camadas: - argilas 2:1: LT : LO : LT - argilas 2:2: LT : LO : LT : LO - argilas 1:1: LT : LO

Substituio isomrfica: Na cristalizao do mineral, podem ocorrer trocas de elementos, sem

modificar a forma do cristal: - lmina tetradrica: Al+3 no lugar de Si+4 - lmina octadrica: Mg+2 no lugar do Al+3

As substituies isomrficas geram dficit de carga, criando cargas negativas nas argilas, que passam a adsorver ctions na superfcie: origina-se a CTC (capacidade de troca catinica).

CTC uma reao de adsoro: reteno de ons ou molculas na superfcie de partculas slidas

devido atrao eletrosttica; uma reao reversvel. Ca+2 + 2 H+(aq) H+ + Ca+2(aq) H+

Caractersticas da CTC 1. Estequiometria: a troca feita por quantidades equivalentes de carga

Ca+2 + 2 Na+(aq) Na+ + Ca+2(aq) Na+

A CTC expressa em cmolc/kg de argila, ou seja, a quantidade de carga adsorvida por unidade de massa (ex. 10 cmolc/kg).

2. Reversibilidade: Na+ + Mg+2(aq) Mg+2 + 2 Na+(aq) Na+

3. Equilbrio: para cada ction, h uma correspondncia entre a quantidade adsorvida e em soluo N K+ n K+(aq) n/N = cte adsorvido soluo

n N (a quantidade adsorvida muito superior em soluo) 4. Seletividade: Alguns ons so adsorvidos com maior fora. A srie liotrpica indica a

preferncia na atrao dos ons pelas argilas; depende da maior valncia do ction e do menor raio inico hidratado em soluo Fe+3 > Al+3 > H+ > Ca+2 > Mg+2 > K+ > Na+ > NH4+ Observa-se que o Fe+3 e o Al+3 so adsorvidos preferencialmente.

5. Concentrao ou ao de massa: o aumento da concentrao de um ction em soluo poder deslocar outro de maior preferncia

Al+3 Ca+2 + X Ca+2(aq) Ca+2 + 2 Al+3(aq) + x Ca+2(aq) Al+3 Ca+2

Importncia da CTC - diminui as perdas de ctions por lixiviao: os ctions adsorvidos so menos lixiviados que os

ctions em soluo - mantm equilbrio com a soluo do solo: a quantidade de ctions adsorvidos muito superior ao

da soluo; quando h diminuio da concentrao de ons na soluo as argilas os repem; parte dos ons txicos (como Al+3) fica adsorvida

- reserva de nutrientes para as plantas: um on absorvido pelas plantas logo reposto pelos colides; solos com maior CTC em geral so mais frteis

- manejo da adubao e calagem: solos com baixa CTC devem que ter adubao parcelada para diminuir perdas por lixiviao, e a calagem em geral menor e mais freqente; solos com alta CTC podem ter problemas de adsoro excessiva de K+

- na anlise de solo, necessrio determinar-se os ons na soluo do solo e os ons adsorvidos nos colides (ctions trocveis); para isto, amostras de solo so misturadas com solues extratoras.

Argilas 2:1

Pirofilita Al4Si8O20(OH)4 Montmorilonita Al3,5Mg0,5Si8O20(OH)4 Ocorrem substituies isomrficas, que geram dficit de carga. Estas cargas so permanentes

(estruturais), no dependem do pH do meio. Atingem CTC de 80-100 cmolc/kg. A ligao entre as camadas feita por ctions hidratados (K+, Na+, Ca+2) e por gua. As argilas se expandem quando hidratadas, e a espessura das camadas varia de 10 a 20 . Formam cristais pequenos.

Possuem elevada superfcie especfica (700-800 m2/g), alta coeso e plasticidade; so

chamadas de argilas de alta atividade. Sua formao ocorre com altas concentraes de slica e Mg, quando da decomposio de minerais silicatados ferro-magnesianos, sob condies de pequena lixiviao ou gua estagnada. Caractersticas de solos temperados. Originam solos de melhor fertilidade, mas de difcil mecanizao. Obs.: coeso refere-se consistncia do solo seco e plasticidade consistncia do solo mido.

Ilita K0,8(AlSi7)Al4O20(OH)4 Possuem K+ desidratado entre as camadas, que impede a expanso das argilas quando

hidratadas (argila no expansvel), e neutraliza parte da cargas. CTC de 15-40 cmolc/kg. Superfcie especfica de 100-200 m2/g. Formada a partir das micas, com moderadas a elevadas concentraes de slica.

Vermiculita So duas camadas de mica (biotita) separadas por pelculas de gua com duas molculas de

espessura. Formada em condies de moderada acidez, com remoo completa do K+ e Mg+2 das intercamadas. Exerccio: Calcular a CTC da ilita com frmula K0,8(AlSi7)Al4O20(OH)4 CTC = carga / peso molecular Carga = 0,8 (1) + 1 (3) + 7 (4) + 4 (3) + 20 (-2) + 4 (-1) = -0,2 molc/mol Peso = 0,8 (39) + 1 (27) + 7 (28) + 4 (27) + 20 (16) + 4 (17) = 750,2 g/mol CTC = 0,2 molc/mol = 0,000267 molc/g = 26,7 cmolc/kg 750,2 g/mol

Argilas 2:2

Clorita (AlSi7)Mg6O20(OH)4.Mg6(OH)12 Corresponde a uma argila 2:1 com uma lmina octadrica de Mg entre as camadas. A CTC

permanente, mas menor que na montmorilonita (20-50 cmolc/kg). pouco expansvel, camada com espessura de 14 . Formada em moderada acidez e com alta concentrao de Mg e Si.

Argilas 1:1

Caulinita Al4Si4O10(OH)4 No ocorre substituio isomrfica, e no h dficit de carga estrutural. As camadas se unem

por pontes de H, com espessura de 7,2 . No so expansveis, e tm pouca superfcie especfica (5-20 m2/g), tendendo a formar cristais maiores. So argilas de baixa atividade.

So formadas cargas nas bordas dos cristais pela quebra dos octaedros. Estas cargas so dependentes do pH do solo (CTC varivel). A CTC pequena (3-15 cmolc/kg). Esta argila formada em condies de elevada acidez e concentraes iguais de Si e Al, na ausncia de Mg; o intemperismo e a lavagem da slica favorecem sua formao. Presente nos solos tropicais e subtropicais, origina solos de menor fertilidade.

Haloisita Al2Si2O5(OH)4.2H2O Argila 1:1, mas a ligao entre as camadas feita por molculas de gua, sendo mais

hidratvel. A espessura da camada de 10 . Oxi-hidrxidos

Gibsita Al4(OH)12 ou Al(OH)3 Outra frmula Al2O3.3H2O, mostrando o carter de xido associado a molculas de gua. Se no lugar do Al+3 houver o Fe+3, tem-se a limonita Fe2O3.3H2O Goetita Fe4O4(OH)4 ou FeOOH Outra frmula Fe2O3.H2O Se no lugar do Fe+3 houver o Al+3, tem-se a boemita Al2O3.H2O Outro oxi-hidrxido muito comum a hematita Fe2O3. A magnetita (pedra im) tem frmula Fe3O4.

Estas diferenas de frmulas so consequncia das diversas formas de polimerizao dos octaedros de Fe e Al.

Nos solos so tambm comuns os xidos de Ti e de Mn. Os xidos so formados sob condies de intensa precipitao e lixiviao, com remoo da

slica e solutos, sendo caractersticos de solos tropicais altamente intemperizados (solos xicos, ou Latossolos). Podem correr grandes depsitos sedimentares destes materiais, utilizados na minerao de bauxita (hidrxidos de Al), hematita (xidos de Fe) e cassiterita (xidos de estanho).

Os xidos de Fe tm cores fortes, que facilitam sua identificao no solo: hematitas so vermelhas, goetitas so amarelas, e as magnetitas cinza escuras. Os xidos de Al tendem a tornar os solos mais claros.

Os xidos tm estrutura cristalina. A superfcie especfica alta (100-400 m2/g), com cristais pequenos; tm pequena plasticidade.

As cargas so formadas nas bordas dos cristais quebrados:

As cargas so variveis (dependentes do pH). Os xidos podem desenvolver carga positiva ou

negativa, produzindo CTA (capacidade de troca aninica) ou CTC. O PCZ (ponto de carga zero) o pH do solo onde as cargas negativas e positivas se equivalem (PCZ da caulinita 4,0, PCZ da gibsita 5,5). A CTC pequena, varia de 0-4 cmolc/kg.

Em pH baixo, gera-se a CTA, responsvel pela fixao (adsoro irreversvel) do fosfato:

adsoro (reversvel) fixao (irreversvel) Alguns Latossolos podem adsorver at 1000 kg P/ha.20 cm, enquanto a adubao na maioria

dos cultivos de cerca de 50 kg P/ha. A adubao tem baixa eficincia: apenas 5 a 30 % do P aplicado absorvido pelos cultivos.

Os solos ricos em xidos tm boa estrutura fsica, com agregados estveis, resistncia eroso e fcil mecanizao; em geral so profundos e permeveis. Tm baixa fertilidade, com baixa CTC e disponibilidade de nutrientes, acidez e adsoro de P.

Colide mineral Caractersticas Argilas 2:1 Maior intemperismo, remoo de

slica e de bases Argilas 1:1 Menor CTC Oxi-hidrxidos Maior tempo de formao

Colides orgnicos Correspondem ao hmus, que a matria orgnica estabilizada, produto resultante do

processo de decomposio microbiana. So colides no cristalinos, de composio varivel, geralmente molculas de grande tamanho e cor escura, de difcil decomposio microbiana.

As cargas so originadas principalmente da dissociao de radicais carboxlicos e fenlicos.

As cargas so dependentes do pH do solo, com CTC de 200-300 cmolc/kg. Apresentam

elevado poder tampo numa ampla faixa de pH. Sua baixa plasticidade e coeso melhoram a consistncia dos solos argilosos. Tm elevada reteno de gua (80 a 90% do volume). Em solos

arenosos os colides orgnicos so responsveis pela maior parte da CTC, da estrutura e reteno de gua.

Sua dinmica no solo influenciada pelo clima, adio de matria orgnica e manejo do solo. Fraes do hmus Caractersticas cidos flvicos Maior peso molecular cidos hmicos Menor solubilidade Humina Menor decomposio microbiana Cor mais escura Caractersticas dos colides CTC (cmolc/kg) Superfcie

especfica (m2/g)

Colides orgnicos 200-300 800 Montmorilonita 80-100 700-800 colides de alta Ilita 15-40 100-200 atividade Caulinita 3-15 10-30 colides de baixa Oxi-hidrxidos de Fe e Al 0-4 100-400 atividade Origens da CTC Tipo Origem Ocorrncia Permanente (estrutural) Substituio isomrfica Argilas 2:1 e 2:2 Varivel (dependente do pH) Bordas dos cristais quebrados Argilas 1:1 e oxi-hidrxidos Radicais carboxlicos e fenlicos Hmus Os solos tropicais so denominados de solos de carga varivel.

COMPLEXO SORTIVO

Composto pelos colides que fazem adsoro e pelos ons adsorvidos. Colides do solo:

orgnicos: Hmus minerais: amorfos (alofana, slica gel) cristalinos: oxi-hidrxidos e argilas silicatadas

ons adsorvidos: - ctions: NH4+, K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Cu2+, Zn2+, H+, Al3+, Na+, Co2+, metais pesados

(Cd4+, Cr4+, Pb4+, Hg) - nions: NO3-, NO2-, HPO42-, H2PO4-, SO42-, MoO42-, H2BO3-, Cl-, OH-, F-, HCO3-, SiO44-. Molculas orgnicas com carga (como os agrotxicos) tambm podem ser adsorvidas.

Os ons encontrados em maiores concentraes no complexo sortivo do solo so:

Ca2+ Mg2+ Valor S K+ Valor T Na+ H+ Valor H Al3+

Estes valores so obtidos pela anlise do solo, e so expressos em cmolc/kg solo. A anlise do solo fornece a quantidade de ons trocveis (em soluo + adsorvidos nos colides)

Valores do complexo sortivo Valor S: soma de bases trocveis (Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+), fornece uma estimativa da

disponibilidade de nutrientes no solo. Valor H: acidez potencial (H+ + Al3+), responsvel pela acidez no solo. Valor T: corresponde ao total de ctions adsorvidos, ou aproximadamente CTC do solo

(Valor S + Valor H). Valor V%: valor de saturao de bases, indica o quanto da CTC est ocupada com bases.

Valor V% = Valor S x 100 Valor T

Com o intemperismo, diminuindo a concentrao de bases devido lixiviao, aumentando a concentrao de H+ e Al3+. A calagem neutraliza o H+ e Al3+, diminuindo a acidez, fornecendo Ca e aumentando o valor V%. - valor V% > 50%: solos eutrficos - valor V% < 50%: solos distrficos Em geral os solos eutrficos so mais frteis e menos cidos que os distrficos. Quanto maior o V%, maior o pH do solo.

Saturao por Al: indica a acidez nociva, representada pelo Al3+ trocvel: Sat. Al = Al x 100 Valor S + Al - sat. Al > 50%: solos licos - sat. Al < 50%: solos normais Solos licos tm toxidez por Al e alta acidez, demandando elevadas calagens. Solos com horizonte B lico devem receber gessagem.

Saturao por Na: indica a presena de carter sdico no solo. Sat. Na = Na x 100 Valor T - sat. Na > 15%: solos sdicos - sat. Na entre 6 e 15%: solos soldicos - sat. Na < 6%: solos normais. Solos sdicos tm problemas de salinidade (dificultando absoro de gua pelas plantas) e m estrutura (Na dispersante).

Estas caractersticas (valor V%, saturao por Al e por Na) so usadas para diferenciar classes de solos. Ex: Argissolo eutrfico, Latossolo lico, Planossolo soldico. Exemplos de solos do Estado do Rio Anlise Solo A Solo B Solo C Solo D pH em gua 4,3 5,4 4,4 6,5 Ca2+ (cmolc/kg) 0,2 3,4 0,2 5,3 Mg2+ (cmolc/kg) 0,1 2,8 0,2 4,8 K+ (cmolc/kg) 0,09 0,03 0,13 0,04 Na+ (cmolc/kg) 0,10 0,04 0,20 4,76 Al3+ (cmolc/kg) 1,4 0,1 3,7 0,1 H+ (cmolc/kg) 2,8 1,8 20,6 0,6 Valor S (cmolc/kg) 0,5 6,3 0,7 14,9 Valor T (cmolc/kg) 4,7 8,2 25,0 15,6 Valor V% (%) 11 77 3 96 Sat. por Al (%) 74 2 84 2 Sat. por Na (%) 2 0 1 31 Anlise Solo A Solo B Solo C Solo D Valor V% (%) distrfico eutrfico distrfico eutrfico Sat. por Al (%) lico normal lico normal Sat. por Na (%) normal normal normal sdico