Da rocha ao solo Intemperismo: contexto aplicado

ROCHA
NUTRIENTES
PEDOGÊNESE
Intemperismo
PRODUTOS INTERMEDIÁRIOS
NUTRIENTES
Prof. J.Miguel Reichert
(Prof. Ricardo Dalmolin)
SOLO
NUTRIENTES
Da rocha ao solo
2KAlSi3O8 + H2O 
Primário (rocha)
Al2Si2O5(OH)4 + 4H4SiO4 + 2K+ + 2OHSecundário (solo)
Nutriente
S
O
L
U
M
R
E
G
O
L
I
T
O
O solo é a rocha no seu caminho para o mar!
saprólito
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.
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Porque rochas intemperizam?
• Cubos de gelo.
Conceito
Porque rochas intemperizam?
• Cubos de gelo após alguns minutos.
Intemperismo: complexidades
Modificação das rochas a temperatura ambiente através de
processos físicos, químicos e biológicos. É um processo
natural acelerado pela ação antrópica.
• Todos minerais são diferentes......
Variam com o tipo de rocha e com as condições
ambientais
• Combinações minerais em diferentes tipos de
rochas
Causa
Desequilíbrio termodinâmico das rochas com as
condições ambientais na interface litosfera-atmosfera
– Cada espécie mineral tem, por definição, uma única
composição e arranjamento químico.
– ... 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?
Rochas e minerais alterados, solos minerais neoformados
– 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
Intemperismo físico
Resultado
• Intemperismo físico é…
• Classificação dos processos de intemperismo
– Processos de intemperismo físico.
– Processos de intemperismo químico.
– Processos de intemperismo biológico.
– “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.
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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.
Intemperismo físico
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
CO2  solo ácido carbônico  atua no intemperismo de
silicatos (tampões)
Este processo contém o efeito estufa
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
- ...
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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
- 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
exemplo: deserto 60°C superfície da rocha
30°C no interior da mesma
Diferença na constituição
dos minerais das rochas
Cor rocha
Cor minerais
- 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
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Principais reações químicas atuantes no intemperismo
das rochas e solos:
Hidratação - desidratação:
Simples associação ou liberação de molécula de água
CaSO4 + 2H2O 
CaSO4.2H2O
Solução – dissolução:
Dissolução dos componentes mais solúveis
NaCl  Na+ + Cltransporte
Hidrólise:
Reação entre íons
mineral.
Intensidade da hidrólise
H+
e
OH-
da dissociação com a água e um
Provoca rompimento das ligações oxigênio entre metais e Si
(silicatos) e C (carbonatos)
Depolimerização da estrutura dos silicatos  liberação de
silício (H4SiO4) e bases (K, Na , Ca, Mg) para solução.
Al  precipita como Al(OH3)
1. Lixiviação fraca (fluxo de água fraco)
Resultado  substituição dos íons alcalinos por H+,
ocorrendo colapso e desintegração da estrutura
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
2KAlSi3O8 + H2O  Al2Si2O5(OH)4 + 4H4SiO4 + 2K+ + 2OH-
Latossolo - RS
3. Lixiviação muito forte (fluxo forte)
Dessilicação completa  permanece apenas Al no sistema
Alitização
KAlSi3O8 + H2O  Al(OH)3 + 3H4SiO4 + K+ + OH-
Vertissolo
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Redução
Oxidação-redução
Oxidação  reação importante na intemperização de
minerais ferromagnesianos (Fe2+ e Mn2+)
Ocorre solo saturado com água, o suprimento de O2 é
baixa e a demanda biológica de O2 é alta
Solos bem aerados
Oxidação na estrutura do mineral  aumento de carga +
é compensado com a liberação do cátion oxidado ou outros
C6H12O6 + 6H2O  6CO2 + 24H+ + 24e-
Ocorre precipitação na forma de óxidos de Fe e Mn:
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 24e
Coloração brunada ou
avermelhada (Fe3+)
Coloração preta (Mn3+ , Mn4+)
A estrutura residual do mineral fica instável  facilita decomposição por hidrólise
24H+ + 24e- + 6O2  12H2O + energia
Solos alagados
24H+ + 24e- + 24Fe3+OOH  24Fe2+ + 48OH- + 6CO2
Fe3+ + e-  Fe2+
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
A ligação dos metais aos
complexantes orgânicos se
dá através dos grupos
funcionais:
-COOH (carboxílicos)
=C=O (carbonílicos)
-OH (hidróxi-fenólicos)
Atração
eletrostática
Fertilidade do solo
Avaliação do intemperismo
- formação de horizonte A chernozêmico
- disponibilidade de micronutrientes (trocáveis na forma de quelatos)
- complexação de Al por ácidos orgânicos
Depende:
 condições ambientais
 características dos minerais
Resistência a alteração depende:
1. Arranjo estrutural
2. Cristalinidade
3. Tamanho
4. Composição química
5. Grau de solubilidade
Plantio direto
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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 = SiO2/Al2O3
Razão sílica:sesquióxido  Kr = SiO2/Al2O3 + Fe2O3
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
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