Formação dos solos. Introdução e conceitos. Formação do solo. Solo residual. Rocha alterada. Rocha intacta. Fatores de formação dos solos

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1 Introdução e conceitos Formação dos solos Geologia de Engenharia III ENG05103 Solo é a superfície inconsolidada Constituído por camadas que diferem pela natureza física, química, mineralógica e biológica Desenvolve-se pela influência do clima e da atividade biológica Pedologia As características do solo são adquiridas lentamente à medida que os processos evoluem e as propriedades dinâmicas do solo são gradativas A água mantém os processos intempéricos e favorece o surgimento de micro-organismos 1 2 Formação do solo Solo residual Rocha alterada Rocha recém exposta Solo jovem raso Solo intermediário Solo maduro Rocha intacta 3 4 Fatores de formação dos solos Na paisagem, os solos diferenciam-se devido à ação de seus fatores de formação, cuja atuação é de caráter independente. Os fatores de formação do solo são cinco: - Material de origem (rocha ou solo) - Clima - Relevo - Biosfera - Tempo Material de origem É o material intemperizado, de natureza mineral que deu origem aos solos por processos intempéricos. Esse material pode já ter sofrido transporte e deposição, o que é muito comum nas condições de clima tropical. 5 6

2 Material de origem... O material de origem é constituído por minerais com diferentes graus de suscetibilidade ao processo de intemperismo o qual pode ser físico, químico e biológico. Ele pode estar relacionado com vários atributos do solo: químico, granulométrico, morfológico e mineralógico. Rochas basálticas dão origem a solos de textura argilosa ou muito argilosa enquanto que solos derivados de arenito são arenosos. Materiais de origem ricos em quartzo, conferem ao solo cor clara. Clima Os elementos do clima, cuja a atuação sobre a pedogênese é mais direta, são: radiação solar (calor), precipitação pluvial (água) e pressão atmosférica (vento). O calor influi diretamente nas atividades das reações químicas e processos biológicos que ocorrem no perfil do solo. 7 8 Clima... A água promove a reação de hidrólise (ataque de íons H+ à estrutura de minerais, com conseqüente colapso e destruição dos minerais) onde ocorre a hidratação do solo. A água excedente atua no desenvolvimento do perfil do solo conforme a sua quantidade: regiões onde a quantidade de água excedente é grande, geralmente apresentam solos mais profundos, pois a velocidade dos processos pedogenéticos é mais acentuada. Clima... O vento causa a erosão eólica e o ressecamento da superfície do solo. O clima relaciona-se diretamente com o tipo de vegetação local, que pode ter grandes variações botânicas Intemperismo predominante Os processos de intemperismo físico e químico não ocorrem isoladamente, mas simultaneamente. Conforme as condições climáticas, podem predominar os processos de intemperismo físico ou os de intemperismo químico. Em climas secos (frios ou quentes) predomina o intemperismo físico; em climas úmidos predomina o intemperismo químico

3 Relevo O relevo implica na elevação relativa da superfície da terra considerada coletivamente. Para a grande maioria dos solos, existe uma estreita relação com o tipo de relevo. Em regioes com declividade Horizonte A Relevo... A água pluvial, no relevo pouco movimentado, encontra condições favoráveis para infiltrar no solo, e o escorrimento superficial não é tão acentuado. Por outro lado, no relevo mais movimentado, o escorrimento superficial é maior do que a infiltração. Nas regiões mais úmidas, os solos que ocorrem em relevo pouco movimentado são em geral mais profundos do que nas áreas com declive acentuado. Horizonte C Horizonte A Rocha (saprolito) Rocha (saprolito) Relevo... Na posição de cota mais baixa do relevo, a má drenagem provoca acúmulo de água e, como conseqüência, ocorre o fenômeno de redução de ferro, originando os solos gleisados (orgânicos). Organismos Os organismos compreendem a microflora, a microfauna, a macroflora, a macrofauna e o homem. Eles desempenham papel importante na diferenciação dos horizontes do solo, pois a microflora (algas, fungos e bactérias, principalmente) e a microfauna (especialmente os protozoários e nematóides) decompõem os restos vegetais e animais e, em consequência, liberam o húmus, que é uma mistura complexa de substâncias amorfas coloidais Organismos... A ação da macrofauna na diferenciação dos horizontes decorre da quantidade de material orgânico adicionado ao solo, que varia conforme a espécie vegetal. A macroflora protege os solos dos efeitos erosivos. Organismos... A macrofauna (tatu, minhoca, cupim e formiga, principalmente) age no perfil de solo devido à ação escavadora, criando galerias no solo e, em conseqüência aumentando a circulação de ar. Finalmente, o homem pode agir sobre alguns atributos do solo através de certas práticas de manejo, tais como: a drenagem, calagem, gessagem, adubação e uso de herbicidas

4 Tempo TEMPO O tempo é o fator de formação que define o quanto a ação do clima e dos organismos ocorreram sobre o material de origem, em um determinado tipo de relevo. Todas as propriedades morfológicas requerem tempo para se manifestarem no perfil do solo. O solo pode ser considerado maduro quando os horizontes já estão bem desenvolvidos. ROCHA A ROCHA A B i A E B T C ROCHA ROCHA Rocha recém exposta Solo jovem raso Solo intermediário - pouco desenvolvido Solo maduro - bem desenvolvido Duas fases de formação do solo Formação do substrato (geologia): a formação se desenvolve por meio do intemperismo que, em muitos casos é seguido pelo transporte de sedimentação do material intemperizado Diferenciação dos horizontes (pedologia): a camada de detritos intemperizados vai se diferenciando em subcamadas morfologicamente distintas. Ocorre a incorporação da matéria orgânica e a migração de matéria mineral e orgânica entre os horizontes do solo Matéria orgânica: solúveis (húmus) insolúveis (celulose) O movimento dos materiais depende da água Gravitacional migração descendente Ascencional migração ascendente Mecanismos que dependem do elemento mobilizado: Lixiviação migração de substância solúveis, sob a forma de sais Queluviação migração do Fe a Al, sob forma de complexos organometálicos e quelatos Lessivage migração de partículas em suspenção (argilominerais) Intensidade de formação é função do meio Horizonte O - matéia orgânica proveniente da decomposição de restos vegetais e eventualmente animais Horizonte A - Eluvial Horizonte B - Iluvial Horizonte C - Rocha Alterada Horizonte D ou R - fonte de elementos inorgânicos e de mineriais que formam a massa do solo SOLO Morfologia do solo O perfil do solo pode variar de um local para outro Devido aos fatores de formação dos solos Três horizontes principais: Horizonte A superficial, acumula matéria orgânica e lixivia material para o horozonte inferior Horizonte B intermediário, com pouca matéria orgânica originada do horizonte A, acúmulo de material lixiviado Horizonte C corresponde a rocha alterada, mantém a estrutura da rocha original, alguns minerais ainda não sofreram intemperismo (saprolito), nenhuma matéria orgânica 23 24

5 Perfil do solo Residual Aterro Solo Superficial Solo Residual Solo para Engenharia Tipos de perfis de solos Horiz.A: solo superficial orgânico: Camada constituída de matéria orgânica. Rocha alterada Rocha sã Substrato Rochoso Horiz.B: solo residual maduro: Camada superficial,constituída por minerais secundários ou transportados. Horiz.C: solo residual jovem: Camada que ainda guarda caracteríscas herdadas da rocha de origem. Rocha alterada Solo Superficial Solo Transportado Solo Residual Substrato Rochoso Solo Substrato Rochoso: Pode ser dividido ou não em rocha alterada e rocha sã. Na alterada apresenta minerais descoloridos, devido ao início do processo de alteração, sendo este mais pronunciado ao longo de juntas e fraturas. Já na rocha sã,os minerais apresentam-se com brilho, podendo haver,indícios do início desta ao longo de juntas e fraturas Horizonte O (orgânico) Horizonte A Porção superficial dos solos Essencialmente orgânico, com material parcialmente fresco ou em decomposição Entre 20% e 30% de matéria orgânica, dependendo do tipo de solos (mais argiloso ou mais arenoso) O1 folhas soltas e restos em decomposição (liteira) O2 restos orgâncos em decomposição ou já decompostos, em fase de humificação Ganho de matéria orgânica oriunda do horizonte O Mostra perda evidente de argila e óxidos de ferro e alumínio, solo mais arenoso Eluviação Intensa atividade orgânica Mais submetido a variações climática Horizonte B Concentração iluvial de argila, hidróxido de ferro e alumínio e húmus Combinados ou isolados Solo residual maduro Não é encontrada estrutura ou textura da rocha original Fonte de material argiloso para a construção (jazida) Horizonte C Camada de material inconsolidado Decomposição da rocha mãe (saprolito) Não é encontrado matéria orgânica Rocha matriz (Horizonte D) 29 30

6 Processos pedogenéticos Reações e mecanismos químicos e físicos e biológicos que produzem zonas (horizontes) características no solo Quatro processos: Adição: matéria orgânica em decomposição é incorporado ao material intemperizado. Confere importantes qualidades físicas (plasticidade). Adição de sais e óxidos, íons, produtos de erosão Remoção: remoção de argilo-minerais, sais, óxiodos e sílica solúvel são lixiviados para a porção inferior do solo ou são levados pelo lençol freático. Também por erosão da superfície. Translocações: lenta moviemntação de substâncias dento do perfil (eluviação) Transformações: intemperização da matéria rochosa e orgânica

7 Eluviação e Iluviação Eluviação e Iluviação Infiltração de água meteórica Horiz.A NA Zona de acumulação Horiz.B Transporte pelo lençol freático Horiz.C Processos que atuam na pedogênese Pedzolização: Eliminação de elementos alcalinos e alcalino-terrosos Ambiente ácido na superfície (acúmulo de silício) Lixiviação dos colóides Transformação de argilo-minerais 2:1 em 1:1 Laterização: Condições de intensa lixiviação Elevada precipitação Velocidade de decomposição da matéria orgânica igual a sua produção (não forma acumulação orgânica) Sais solúveis são perdidos no lençol freático Acumulação de óxido de ferro e alumínio e caulinita LATOSSOLO ROXO 39 Podzólico Vermelho Escuro Podzólico Vermelho Amarelo 40 (OLIVEIRA et al. 1992) Latossolo: Contém minerais primários muito resistentes como o quartzo. Fração argila contém minerais argílicos do grupo da caulinita e por óxidos de ferro e alumínio. Impermeáveis quando compactados. São usados em pavimentos alternativos Usados em núcleos de barragens SPT variando de 2 a 12 Calcificação: Concentração de carbonato de cálcio Precipitação menor que a evaporação Acúmulo de matéria orgânica e húmus Praticamente não existe lixiviação, apenas translocações de carbonato de cálcio e magnésio e sulfato de cálcio Forma argilo-mineral tipo 2:1 (esmectitas) Gleização: Solo evolui em condições de drenagem imperfeita, impedida e alagamento completo Ambiente redutor no solo Acúmulo de matéria orgânica e húmus Cores escuras 41 42

8 Glei Salinização: Climas áridos Precipitação muito inferior a evaporação Migração de sais por ascenção, precipitação de sais na superfície Argilo-minerais tipo 2:1 Lixiviação: Mobilização intensa de argilo-minerais e óxidos de Fe e Al Perda de sílício e formação de ilitas Rubefação: Lixiviação total dos carbonatos do horizonte A Perda regular de silício, liberação de óxido de ferro Acumulação de óxido de alumínio FIM 45

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