Da rocha ao solo. Intemperismo: contexto aplicado Mudança ambiental O tipo e o grau de intemperismo da rocha pode informar sobre mudanças ambientais.

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1 ROCHA NUTRIENTES PEDOGÊNESE Intemperismo Prof. J.Miguel Reichert (Prof. Ricardo Dalmolin) PRODUTOS INTERMEDIÁRIOS NUTRIENTES SOLO NUTRIENTES 2KAlSi 3 O 8 + H 2 O Primário (rocha) Da rocha ao solo Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 + 4H 4 SiO 4 + 2K + + 2OH - Secundário (solo) Nutriente O solo é a rocha no seu caminho para o mar! S O L U M saprólito R E G O L I T O Rocha consolidada Intemperismo: contexto aplicado Mudança ambiental O tipo e o grau de intemperismo da rocha pode informar sobre mudanças ambientais. Intemperismo: contexto aplicado Tipo de rocha e solo O tipo de rocha exerce forte influência sobre o desenvolvimento do solo. 1

2 Porque rochas intemperizam? Cubos de gelo. Porque rochas intemperizam? Cubos de gelo após alguns minutos. Conceito Modificação das rochas a temperatura ambiente através de processos físicos, químicos e biológicos. É um processo natural acelerado pela ação antrópica. Variam com o tipo de rocha e com as condições ambientais Causa Desequilíbrio termodinâmico das rochas com as condições ambientais na interface litosfera-atmosfera Resultado Rochas e minerais alterados, solos minerais neoformados Intemperismo: complexidades Todos minerais são diferentes... Cada espécie mineral tem, por definição, uma única composição e arranjamento químico. Combinações minerais em diferentes tipos de rochas... E cada tipo de rocha é composto por uma combinação particular de vários tipos de minerais... E portanto respondem diferentemente aos processos de intemperismo. Intemperismo é complexo? Necessita generalizações e inferências que permitam um amplo entendimento sem necessariamente estudar como o intemperismo ocorre em cada tipo de rocha sobre cada diferente regime climático. Intemperismo: algumas simplificações Classificação dos processos de intemperismo Processos de intemperismo físico. Processos de intemperismo químico. Processos de intemperismo biológico. Intemperismo físico Intemperismo físico é quebra do material por metodos mecânicos devido a diversas causas. Algumas forças são originadas dentro da rocha e outras aplicadas externamente. O stresses leva a uma tensão, e eventualmente rompe. Não resulta em mudança química da rocha, mas somente desagregação em pedaços menores. 2

3 Intemperismo químico Intemperismo químico é. A quebra do material por métodos químicos. Rochas formadas sob condições físicas e químicas específicas, quando movidas para locais com diferentes condições, ocorre um desequilíbio químico. Neste sentido eles se transformam por alteração química em diferentes formas (novos minerais, soluções e gases) os quais são mais estáveis nessas novas condições ambientais. Intemperismo biológico Intemperismo biológico inclui... Processos físicos e químicos de intemperismo. Esses processos são, da mesma maneira, iniciados ou realçados por atividades biológicas. Sobreposição sobre cada tipo. Ocorre sobreposição entre intemperismo biológico e o físico e químico. Crescimento de raízes de plantas é um processo biológico que leva a quebra de rocha. Também existem processos que podem ser classificados como físico e químico. ex. Crescimento de um sal cristalino. Força X Resistência (1) Uma disputa? Assim como muitos sistema geomorfológicos, este modelo de sistema de intemperismo pode ser considerado como uma disputa entre força e resistência. As forças O ambiente, através de vários agentes ativos, aplica forças na rocha os quais tendem a causar desagregação e alteração. Força X Resistência (2) A resistência Estas forças são, porém, apenas metade da equação. As rochas apresentam resistência as forças aplicadas O nível de resistência depende dos minerais da qual a rocha é composta e também das propriedades mecânicas da rocha. Esta resistência varia entre o tipo de rocha e nas diferentes partes da mesma rocha. Por que as taxas de intemperismo variam? Porque, em determinado local, a natureza de uma força aplicada e a natureza da resistência a esta força variam. Importância 1. Desenvolvimento do solo - composição química - mineralógica - características química - morfologia 2. Ciclagem de nutrientes 3. Biogeoquímica de bacias hidrográficas 4. Deposição atmosféricas ácidas 5. Mudanças climáticas globais CO 2 solo ácido carbônico atua no intemperismo de silicatos (tampões) Este processo contém o efeito estufa Intemperismo físico Alteração mecânica de rochas e minerais, mantendo a identidade e composição original. Diminui o tamanho de partículas e facilita o intemperismo químico A evolução da paisagem é afetada pelo intemperismo físico. -Deslizamento -Criping -Solifluxão

4 Principais tipos: - Alívio de pressão As rochas expandem quando a pressão de confinamento é reduzida. O alívio de pressão produz fraturas e fendilhamentos -Soerguimento -Erosão do material sobrejacente -Recuo de geleiras - Condutividade térmica (500 kg cm -2 ) Alta temperatura expansão Baixa temperatura contração Rochas baixa condutividade térmica exemplo: deserto 60 C superfície da rocha Diferença na constituição dos minerais das rochas Cor rocha Cor minerais 30 C no interior da mesma - Congelamento (2200 kg cm -2 ) A água expande 9% quando congela produzindo uma tensão (quando em confinamento) de até 2000 atm Crioclasticismo formação de gelo em fendas que podem fragmentar rochas - Ação das raízes (10 15 kg cm -2 ) Intemperismo químico Ocorre modificação da composição química e mineralógica do material Intemperismo químico X pedogênese Intemperismo geoquímico intemperismo químico que atua na alteração das rochas Intemperismo pedoquímico intemperismo químico que atua na alteração química de minerais nos horizontes A e B associado aos processos biológicos 4

5 Principais reações químicas atuantes no intemperismo das rochas e solos: Hidratação - desidratação: Simples associação ou liberação de molécula de água CaSO 4 + 2H 2 O CaSO 4.2H 2 O Solução dissolução: Dissolução dos componentes mais solúveis NaCl Na + + Cl - transporte Hidrólise: Reação entre íons H + e OH - da dissociação com a água e um mineral. Provoca rompimento das ligações oxigênio entre metais e Si (silicatos) e C (carbonatos) Resultado substituição dos íons alcalinos por H +, ocorrendo colapso e desintegração da estrutura Intensidade da hidrólise Depolimerização da estrutura dos silicatos liberação de silício (H 4 SiO 4 ) e bases (K, Na, Ca, Mg) para solução. Al precipita como Al(OH 3 ) 1. Lixiviação fraca (fluxo de água fraco) Dessilicação limitada. Si neogênese de argilominerais 2:1 Bissialitização Ex. microclina e plagioclásios ilita montmorilonita Principal reação na decomposição de silicatos e carbonatos Latossolo Brasil Central 2. Lixiviação forte (fluxo moderado) Dessilicação moderada formação argilominerais 1:1 Monossialitização ou caulinização 2KAlSi 3 O 8 + H 2 O Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 + 4H 4 SiO 4 + 2K + + 2OH - Latossolo - RS 3. Lixiviação muito forte (fluxo forte) Dessilicação completa permanece apenas Al no sistema Alitização KAlSi 3 O 8 + H 2 O Al(OH) 3 + 3H 4 SiO 4 + K + + OH - Vertissolo 5

6 Oxidação-redução Oxidação reação importante na intemperização de minerais ferromagnesianos (Fe 2+ e Mn 2+ ) Oxidação na estrutura do mineral aumento de carga + é compensado com a liberação do cátion oxidado ou outros Ocorre precipitação na forma de óxidos de Fe e Mn: Coloração brunada ou avermelhada (Fe 3+ ) Coloração preta (Mn 3+, Mn 4+ ) A estrutura residual do mineral fica instável facilita decomposição por hidrólise Redução Ocorre solo saturado com água, o suprimento de O 2 é baixa e a demanda biológica de O 2 é alta Solos bem aerados C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O 6CO H e - 24H e - + 6O 2 12H 2 O + energia C 6 H 12 O 6 + 6O 2 = 6CO 2 + 6H 2 O + 24e Solos alagados 24H e Fe 3+ OOH 24Fe OH - + 6CO 2 Fe 3+ + e - Fe 2+ Complexação Ocorre com a presença de compostos orgânicos que se ligam a íons metálicos complexos organometálicos Principais complexantes: Ácidos húmicos, ácidos fúlvicos e substâncias orgânicas liberados decomposição vegetal complexação Atração eletrostática A ligação dos metais aos complexantes orgânicos se dá através dos grupos funcionais: -COOH (carboxílicos) =C=O (carbonílicos) -OH (hidróxi-fenólicos) Fertilidade do solo - formação de horizonte A chernozêmico - disponibilidade de micronutrientes (trocáveis na forma de quelatos) - complexação de Al por ácidos orgânicos Avaliação do intemperismo Depende: condições ambientais características dos minerais Plantio direto Resistência a alteração depende: 1. Arranjo estrutural 2. Cristalinidade 3. Tamanho 4. Composição química 5. Grau de solubilidade 6

7 Índices de intemperismo Valores numéricos que expressam o grau de intemperismo químico de um mineral ou material do solo Razão molar; razão Fed/Fet; minerais índice; estágio de intemperismo Razão molar Razão sílica:alumina Ki = SiO 2 /Al 2 O 3 Razão sílica:sesquióxido Kr = SiO 2 /Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 A relação Kr é usada pelo SiBCS (Embrapa, 1999) para separar solos cauliníticos e oxídicos: Solos cauliníticos Kr > 0,75 Solos oxídicos Kr 0,75 7