Lição 3 Intemperismo dos minerais das rochas e

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1 A vida e a Terra estão numa espécie de simbiose; rocha, mar, ar e vida colaboram. Este arquipélago não existiria sem os vulcões da litosfera, as ondas da hidrosfera, o calor e os ventos da atmosfera e as criaturas da biosfera. Por quase todo o lado para onde olhamos neste planeta, a biosfera alterou o mundo tão profundamente que é difícil dizer onde termina a vida e começa a Terra. Fragmento de uma rocha basáltica apresentando ao seu redor uma camada diferenciada pelo intemperismo químico (Foto: Francisco Grohmann) (Weiner, J., Planeta Terra)

2 Fig. 3.1 As rochas se intemperizam física (por fragmentação mecânica) ou quimicamente (por dissolução e alteração química). As fragmentações mecânicas alteram o tamanho dos minerais (sobretudo produzindo as areias). As dissoluções e/ou alterações químicas modificam a constituição dos minerais, produzindo argilas e sais. Parte dos cátions e ânions desses sais pode ser retida ao redor das argilas, enquanto o restante é dissolvido e levado primeiro para o lençol freático e depois para os cursos d água que deságuam no mar, onde se acumulam (Fotos: Marston H. D. Franceschini) Fonte: adaptado de Press e Siever (1978).

3 Boxe 3.1 Tabela periódica simplificada A presente tabela periódica mostra os íons de maior interesse para estudantes das Ciências da Terra. Com o intemperismo, alguns íons tendem a permanecer no solo, formando minerais secundários, enquanto outros são mais comumente lixiviados e levados para o lençol freático. Fonte: adaptado de Railsback (2006).

4 Fig. 3.2 Analogia do pó de café recebendo água quente (como um sedimento ou saprólito que recebe água da chuva). No coador fica um resíduo no qual produtos menos solúveis se concentram (como o material formador do solo), e na cafeteira fica o café coado (como o lençol freático recebe os sais dissolvidos)

5 Fig. 3.3 Blocos esfoliados de basalto. Em razão de a parte exterior das arestas e de os cantos dos blocos das rochas sofrerem ciclos mais constantes de intemperismo, elas formam camadas quase concêntricas e arredondadas, em razão do processo denominado esfoliação (Foto: Rodrigo E. Munhoz)

6 Fig. 3.4 Analogia do coador de café (antes e depois de o café ser coado). A água, ao ser derramada no coador (com rocha fisicamente fragmentada no papel de café moído), dissolve o que é mais solúvel, deixando um resíduo (saprólito no papel de borra do café) constituído de novos minerais (caulinita) e minerais primários mais resistentes (como quartzo e magnetita). A água, depois de percolada, é comparada a uma solução de íons (e sílica solúvel) dissolvidos pelo intemperismo e lixiviados para o lençol freático (fazendo o papel do café líquido) Fonte: adaptado de Railsback (2006).

7 Fig. 3.5 Analogia do coador de café em diferentes climas: quanto mais quente e úmido o clima, mais elementos são retirados dos minerais menos resistentes e levados para o lençol freático Fonte: adaptado de Railsback (2006).

8 Fig. 3.6 Algumas reações comuns do intemperismo químico sob condições de clima quente e úmido: (A) dissolução da calcita formando íons de bicarbonato e de cálcio; (B) hidrólise do feldspato potássico (ortoclásio) formando a caulinita e liberando íons de potássio e ácido silícico [Si(OH)4]

9 Boxe 3.3 Principais reações de intemperismo Apresentam se aqui as principais reações de intemperismo esquematizadas segundo os minerais primários e o produto de seu intemperismo químico que produz: sais que saem dissolvidos (setas para baixo) e minerais secundários que permanecem no regolito (setas para cima) Fonte: Railsback (2006).

10 Fig. 3.7 Ilustração da hidrólise do feldspato potássico formando argila caulinita, sílica e sais que são lixiviados em direção aos rios e mares Fonte: Teixeira et al. (2000).

11 Fig. 3.8 (a) Esquema de alteração do mineral piroxênio, rico em oxigênio, ferro, sílica e cálcio. Com a hidrólise, seus cátions são liberados. O ferro ferroso (Fe2+) é oxidado para formar o mineral secundário goethita, enquanto a sílica e a alumina se recombinam para formar o argilomineral caulinita. Parte da sílica e do cálcio são lixiviados Fonte: Lepsch (2010).

12 Fig. 3.9 Ordem de intemperismo dos minerais mais comuns segundo a série de Goldich (à esq.) em comparação com a série de Bowen (à dir.). Os primeiros minerais a cristalizar se em uma lava em resfriamento são os menos estáveis Fonte: Teixeira et al. (2000).

13 Fig Esquema da série de estabilidade os principais produtos formados Fonte: adaptado de Trompette (2003).

14 Fig Sequência de intemperismo dos minerais da rocha (tamanho maior: areias) e dos minerais do solo (tamanho menor: argilas à direita). Note que alguns minerais, quando têm seu tamanho muito reduzido, passam a se intemperizar muito facilmente (p.ex. quartzo) (Obs.: plagioclásios são os feldspatos de Ca e Na)

15 Fig Quanto mais água o saprólito receber, mais intenso será o intemperismo e mais espesso será o perfil de intemperização (1: clima semiárido; 2: clima úmido; 3: clima muito úmido) Fonte: adaptado de Press e Siever (1978).

16 Fig Esquema do início da alteração de uma rocha granítica Fonte: adaptado de Press e Siever (2000).

17 Fig Localização dos mais importantes depósitos brasileiros de minérios de alumínio (Al), ferro (Fe), manganês (Mn), níquel (Ni), chumbo (Pb) e Nióbio (Nb) formados por processos de intemperismo, denominado pelos geólogos de laterização (remoção completa de sílica e cátions básicos com concentração residual de ferro, alumínio, manganês, níquel etc.) Fonte: Teixeira et al. (2000).

18 Fig Muro de pedras (xistos) recém construído (à esq.) e construído há mais de cem anos (à dir.). Com o tempo, os minerais dessas rochas se intemperizaram e alguns organismos (liquens, musgos etc.) começaram a crescer, iniciando a formação de um regolito (Fotos: Antonio G. Pires Neto)

19 Fig (à esq.) Parte de um matacão de granito exposto à superfície do solo, pouco intemperizado, com apenas alguns liquens e musgos crescendo em suas fendas; (à dir.) Saprólito do mesmo granito, que, por situar se abaixo do solo, já está bastante intemperizado. (Fotos: I. F. Lepsch)