VARIAÇÕES NAS CARACTERÍSTICAS MICROMORFOLÓGICAS

VI Seminário Latino Americano de Geografia Física
II Seminário Ibero Americano de Geografia Física
Universidade de Coimbra, Maio de 2010
MICROMORFOLOGIA DOS SOLOS DE UMA TOPOSSEQUENCIA EM
PETRÓPOLIS (RJ-BRASIL)1
A. S. da Silva2, H. Polivanov2, F. S. Antunes4, A. J. T. Guerra5, C. G. Porto5
2
Instituto de Geografia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro; 3Professor(a) do
Departamento de Geologia, UFRJ; 4Professor do Departamento de Engenharia Civil da
PUC-Rio; 5Professor do Departamento de Geografia da UFRJ.
INTRODUÇÃO
A análise estrutural da cobertura pedológica se constitui numa ferramenta
fundamental para elucidar questões de gênese e evolução dos solos. Esta ferramenta
engloba a etapa de análise bi e tri-dimensional da organização de uma cobertura
pedológica em campo e outros estudos mais detalhados como, por exemplo, a
micromorfologia de solos.
Diversos pesquisadores utilizaram a combinação da Análise Estrutural da Cobertura
Pedológica e a micromorfologia de solos para elucidar questões ligadas à gênese,
comportamento atual e evolução dos solos (Castro, 1989b; Salomão, 1994; Queiroz
Neto et al., 1995; Lin et al., 2005; Montes, et al., 2007; Reatto et al., 2007; Lin et al.,
2007).
Um dos assuntos mais estudados no Brasil é a gênese dos sistemas de
transformação Latossolo-Podzólico (Castro, 1989b; Santos, 1995; Salomão, 1994;
Moniz, 1996; Santos e Castro, 2006; Wezel, 2006; Montes et al., 2007). Para Castro
(1989) a formação do horizonte B textural pela translocação de argila de que os
horizontes com B textural tendo sua origem a partir da desestabilização da argila que é
translocada formando assim um horizonte B textural. Moniz (1996) admitiu a
possibilidade de que o adensamento é o principal processo de formação do horizonte
Bt, ainda que possa ocorrer a iluviação da argila.
Vidal-Torrado et al. (1999) atribui a transição lateral Latossolo-Argissolo ao
adensamento em subsuperfície do manto latossólico, em conseqüência do
rebaixamento e convexização da superfície topográfica original durante o quaternário
e da influência crescente da influência crescente para jusante da ação mecânica do
fluxo lateral de água. Posteriormente, mecanismos de argiluviação e de degradação de
1
Trabalho extraído da Tese de Doutorado do primeiro autor submetida à Universidade Federal do Rio
de Janeiro. Trabalho financiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico.
1
Tema 3- Geodinâmicas: entre os processos naturais e socio-ambientais
argilas por hidromorfismo temporário no topo do Bt completam a transformação do
Bw em Bt e deste em um horizonte E, respectivamente.
No entanto pode existir a sistemas de transformação que não envolvam processos
de argiluviação e forte desenvolvimento da estrutura em blocos. Na região serrana do
estado do Rio de Janeiro estas características são pouco marcantes Silva (1997).
Este trabalho tem como objetivo demonstrar que, ainda que apresentando
características morfológicas diferentes o sistema pedológico Latossolo-Argissolo
também ocorre na região serrana, neste caso especificamente no Estado do Rio de
Janeiro. Para tal estudou-se uma seqüência de solos com Cambissolo no topo que varia
lateralmente para um Argissolo próximo a meia-encosta. A partir da meia encosta o
Argissolo transita para um Latossolo que se estende até a base da encosta.
Localização e Características Geológicas da Área de Estudo
A área de estudo situa-se no município de Petrópolis, estado do Rio de Janeiro
(Figura 1). A toposseqüência está localizada em uma vertente da margem esquerda, no
trecho correspondente ao final do médio curso do rio Poço do Ferreira, nas
coordenadas de 22o 27’ de latitude sul e 43o e 08’ de longitude oeste.
A área foi escolhida devido aos seguintes fatores: uso do solo com pastagem,
cobertura de solo relativamente espessa e à presença de sinais erosivos.
Geomorfologicamente, a bacia do rio Poço do Ferreira apresenta três
compartimentos. O primeiro está situado nos trechos mais íngremes da Serra dos
Órgãos; o segundo corresponde às colinas e cristas com declividade acentuada e relevo
ondulado, onde está localizada área de estudo; e o terceiro corresponde aos terraços
fluviais e planície de inundação do rio Piabanha (Penha et al., 1981).
O padrão de drenagem é bem irregular sendo controlado na sua maior parte por
várias direções de fraturamento. Na região entre Itaipava e Correias, o rio Piabanha, o
principal da região, forma um vale aberto com curso meandrante e apresenta um
estágio de evolução relativamente maduro. Em comparação com o resto da área, a
drenagem nesta região é mais densa e apresenta padrões mais dentríticos.
No município de Petrópolis, a Serra do Mar é formada por diversas litologias (Penha
et al., 1981). O Batólito Serra dos Órgãos, constituído por biotita gnaisses e biotita
gnaisses graníticos à tonalitos, de granulação grosseira e coloração cinza clara a
rosada, sendo bastante homogêneo e rico em microclina e apresentando quartzo
grosseiro em gotas. O quartzo e o feldspato apresentam-se bastante fraturados e
contém muitas inclusões, principalmente de apatita, zircão e biotita. Estão presentes
2
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na rocha ainda a microclina subédrica, com inclusões de quartzo e plagioclásio; sericita
às vezes preenchendo as fraturas de microclina. Dentre os máficos, o mineral mais
comum é a biotita de cor marrom amarelada.
Segundo Carvalho Filho et al. (2000) predominam na área associação de Latossolo
Vermelho-Amarelo álico ou distrófico com textura média a argilosa e Cambissolo álico
3
Tema 3- Geodinâmicas: entre os processos naturais e socio-ambientais
o distrófico com textura argilosa ou média; associação de Cambissolo álico textura
média ou argilosa e Latossolo Vermelho-Amarelo álico pouco profundo ou não textura
argilosa.
Existe uma correlação entre relevo e as classes de solos. O Latossolo VermelhoAmarelo, ocorre na alta e média encosta; o Argissolo Vermelho-Amarelo, no terço
inferior de vertentes em colinas suavizadas; o Cambissolo, em trechos mais elevados,
em relevo ondulado a montanhoso; o Neossolo Litólico, nas áreas mais íngremes,
próximas a afloramentos de rocha e sopé de paredões rochosos, em áreas de depósito
de tálus; e Neossolo Flúvico, restrito aos terraços ao longo dos principais cursos
d’água.
O clima da região é mesotérmico brando (Nimer, 1972). Este clima aparece na Serra
do Mar nas cotas altimétricas acima dos 700 metros. Caracteriza-se por verões
brandos, com o mês mais quente com temperatura média entre 18° e 20°C. No
inverno, ocorre pelo menos um mês com temperatura média inferior a 15 o C, porém
nunca abaixo de 10o C. Ocorre uma nítida redução na precipitação nos meses de
inverno o que vem a caracterizar uma estação seca (Bernardes, 1952).
A vegetação original da área era a Floresta Subcaducifolia Tropical (IBGE, 1977) que
atualmente está restrita aos locais de maior declividade. Na área de estudo a
cobertura vegetal é de gramíneas com uso de pastagem.
MATERIAIS E MÉTODOS
A caracterização dos solos foi realizada de acordo com a metodologia da Análise
Estrutural da Cobertura Pedológica (Boulet et al., 1982a, 1982b, 1982c, Boulet, 1988;
Ruellan et al., 1989), inicialmente com auxílio de trado holandês e posteriormente em
6 trincheiras abertas ao longo da seqüência (Figura 2.) Os perfis foram descritos
segundo Lemos e Santos (1996) acrescidas de informações tais como feições
pedológicas (pedotúbulos, excrementos e outros). Após a descrição morfológica foram
coletadas amostras de solo para análise química de rotina e também amostras
indeformadas para análise micromorfológica.
A reconstituição da geometria dos horizontes foi elaborada segundo Boulet (1988).
A granulometria foi determinada pelo método da pipeta (EMBRAPA, 1997). A
impregnação e confecção das lâminas delgadas seguiram as técnicas preconizadas por
diversos autores (Bullock et al., 1985; Curi, 1985; Castro, 1989a). Os blocos orientados
foram impregnados com uma mistura de resina de poliéster XGY 1109 e 10% do
endurecedor HY 956, ambos da Araldite e 30% de acetona para diluir a resina. A
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descrição e as fotomicrografias das lâminas foi realizada em microscópio polarizante
da marca Zeiss, seguindo os manuais de Bullock et al. (1985) e Castro (1989a).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A seqüência estudada possui 481,36 metros. A declividade média da vertente é de
40%. A transição entre o terço superior e o terço médio as mudanças nas
características dos solos são mais abruptas e ocorrem em curta distância. Este trecho é
caracterizado por um “estrangulamento” da cobertura pedológica, devido à maior
proximidade do substrato rochoso, que está a apenas 1,25 m da superfície (Figura 2).
A toposseqüência apresenta a seguinte seqüência de solos no sentido do topo para
a base da vertente: Cambissolo - Argissolo – Latossolo. Existe uma clara evolução dos
solos no sentido topo-base, com solos pouco ou menos evoluídos no topo passando
para solos com um maior grau de desenvolvimento em direção à base da vertente. O
solo dos segmentos do topo e terço superior foi classificado como Cambissolo Háplico
Tb Distrófico típico.
O fraco desenvolvimento da pedogênese neste trecho da toposseqüência é
expresso pela presença de estrutura granular no segmento 1 no topo da encosta e
granular e em blocos subangulares de grau fraco no segundo segmento. A
granulometria caracteriza-se por teores de silte elevados no horizonte Bi destes
segmentos, consequentemente, a relação silte/argila é elevada neste horizonte.
Mineralogicamente são observados traços de minerais facilmente intemperizáveis,
como, por exemplo, biotita e feldspatos (plagioclásio e ortoclásio), estes em diferentes
estágios de alteração ao longo do perfil.
No segmento do terço médio o solo foi classificado como Argissolo Vermelho
Distrófico latossólico. A presença de horizonte B com estrutura em blocos
subangulares foi uma das principais características que auxiliaram no enquadramento
dos solos como Argissolo neste trecho da toposseqüência. A granulometria mostrou
que há um expressivo acúmulo de argila no horizonte B. A relação textural B/A é de 2,4
e 2,1 para as trincheiras 3 e 5, respectivamente, e de 1,5 para a trincheira 4.
O segmento da base apresenta um Latossolo Vermelho Eutrófico argissólico. A
estrutura é predominantemente granular e secundariamente em blocos
subangulares. A textura é média a argilosa e os maiores valores de argila ocorrem
neste trecho da vertente.
5
Tema 3- Geodinâmicas: entre os processos naturais e socio-ambientais
A
- B r u n o - a v e r m e lh a d o e s c u r o a b r u n o e s c u r o e b r u n o , g r a n u la r , te x tu r a a r g ilo s a a m é d ia .
Bi
- V e r m e lh o , g r a n u la r , te x tu r a m é d ia .
C
- V e r m e lh o a v e r m e lh o fr a c o , g r a n u la r , te x tu r a m é d ia .
C
- V e r m e lh o a v e r m e lh o fr a c o , g r a n u la r , te x tu r a m é d ia ( In fe r id o ) .
Bi
- V e r m e lh o - a m a r e la d o , b lo c o s s u b a n g u la r e s , te x tu r a m é d ia .
Bt
- V e r m e lh o - a m a r e la d o a v e r m e lh o , b lo c o s s u b a n g u la r e s , te x tu r a m é d ia a a r g ilo s a .
Bw
- V e r m e lh o a v e r m e lh o e s c u r o , g r a n u la r , te x tu r a a r g ilo s a a m é d ia .
C
- B r u n o fo r te , g r a n u la r , te x tu r a m é d ia .
-
- S a p r o lito .
-
- S a p r o lito ( In fe r id o ) .
Bw
- V e r m e lh o , b lo c o s s u b a n g u la r e s a g r a n u la r , te x tu r a a r g ilo s a .
Bw
- V e r m e lh o , g r a n u la r , te x tu r a a r g ilo s a .
B
- B r u n o fo r te , te x tu r a a r g ilo s a .
B
- B r u n o fo r te , te x tu r a a r g ilo s a c o m c a s c a lh o .
B
- V e r m e lh o a m a r e la d o , te x tu r a a r g ilo s a .
-
- D is c o r d â n c ia a n tr ó p ic a .
T R 1 /P 1
C o ta
1 9 7 ,8 1 m
S1
1
2
T R 2 /P 2
2
3
TR3
TR5
T R 4 /P 3
2
3
3
4
In íc io e té r m in o d e s e g m e n to
TR6
E s c a la d o s
TR3
P4
H o r iz o n te s
T r in c h e ir a
0 m
C o ta
C o ta
0 ,0 0 m
0 ,0 0 m
P4
P a r c e la e x p e r im e n ta l
T R 1 /P 1
T r in c h e ir a e P a r c e la e x p e r im e n ta l
5 m
0 ,0 0 m
1 0 0 ,0 0 m
2 0 0 ,0 0 m
3 0 0 ,0 0 m
4 0 0 ,0 0 m
4 8 1 ,3 6 m
Figura 2: Na topossequência podem ser observadas as variações na organização dos horizontes do solo.
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Morfologicamente o Cambissolo apresenta estrutura granular, cor 5YR 3/4 no
horizonte A e 2,5YR 4/6 no horizonte B. A textura siltosa resulta em consistência
ligeiramente plástica a ligeiramente pegajosa ou mesmo não pegajosa. No Argissolo
predomina cores mais vermelhas (5YR a 2,5YR). Há um maior desenvolvimento da
estrutura em blocos de grau moderado a fraco. A consistência neste solo passa a ser
muito plástico a muito pegajoso. No Latossolo ainda permanecem cores avermelhadas
(2,5YR) e a estrutura varia entre blocos subangulares e secundariamente granular. A
consistência passa a variar entre plástico e pegajoso a muito plástico e muito pegajoso.
Os valores de areia são mais elevados no horizonte superficial próximo a base da
topossequência. No horizonte B os valores de areia são mais elevados nas trincheiras 3
e 5, atingindo 47,42% e 46,10%, respectivamente. Estes valores estão relacionados a
maior proximidade da rocha. A distribuição da fração silte ao longo da toposseqüência
segue um padrão inverso. No Cambissolo o horizonte Bi da trincheira 1 apresenta
34,25% de silte e no horizonte Bi da trincheira 2, o percentual de silte é de 32,09%.
O comportamento da argila ao longo da toposseqüência apresenta grandes
variações. No Cambissolo os valores são mais elevados nos horizontes superficiais,
atingindo 35,51% na trincheira 1, enquanto que nas demais trincheiras os maiores
valores de argila estão no horizonte B. O horizonte Bw da trincheira 6 apresenta
47,63% de argila.
A relação silte/argila mostra que, próximo ao topo (Cambissolo), os solos são menos
evoluídos que os demais solos de jusante. No Argissolo de meia-encosta e no Latossolo
da base a relação silte/argila raramente atinge 0,5.
A análise das lâminas delgadas dos diferentes horizontes se mostrou muito
importante para a avaliação da evolução dos solos da toposseqüência.
Os minerais presentes nas lâminas são o quartzo (amplamente dominante em todas
as lâminas), muscovita, feldspato e biotita. Os grãos são subangulares em toda a
toposseqüência. A distribuição de base á aleatória, ainda que ocorra uma maior
concentração do esqueleto nas lâminas do horizonte A, notadamente na trincheira 3.
Nesta amostra o esqueleto está distribuído localmente de forma concêntrica (ao redor
de pedotúbulos), em função da grande atividade biológica.
O Plasma é composto por argila e matéria orgânica no horizonte A e argila nos
demais horizontes. O grau de orientação é fraco nas amostras do Cambissolo. No
Argissolo a orientação do plasma passa a ser moderada /manchada. A distribuição
relativa é porfírica, onde o plasma cimenta os grãos do esqueleto e localmente
gefúrica, principalmente nos horizontes onde há maior participação de esqueleto
7
Tema 3- Geodinâmicas: entre os processos naturais e socio-ambientais
grosseiro na fábrica do solo, como por exemplo, no horizonte A da trincheira 3 (Figura
3).
As variações na porosidade ocorrem verticalmente, entre os diversos horizontes, e
lateralmente, ao longo da toposseqüência. Os poros são essencialmente cavitários em
todas as amostras. Secundariamente, aparecem poros fissurais e de empilhamento de
microagregados. No Cambissolo predominam poros cavitários e de empilhamento de
microagregados. A partir do Argissolo (trincheira 3) além dos poros cavitários
aparecem também poros fissurais e de empilhamento (Figura 4).
Figura 3: Estrutura de base porfírica. Os Figura 4: Porosidade fissural desenvolvida
grãos do esqueleto, mal selecionados, na amostra do horizonte Bt coletada na
estão parcialmente cimentados pelo trincheira 3.
plasma.
As maiores variações nas características micromorfológicas são observadas no grau
de desenvolvimento da pedalidade e nas feições pedológicas. Nas duas trincheiras do
Cambissolo (Topo) a pedalidade é fraca a moderamente desenvolvida. No segmento da
meia encosta o desenvolvimento do Bt e a maior quantidade de argila propiciou o
aparecimento de uma macroestrutura em blocos, que na análise da lâmina não
permite individualizar os microagregados, resultando em um fraco desenvolvimento
da pedalidade. Na passagem para os horizontes que caracterizam o Latossolo ocorre
um maior desenvolvimento da pedalidade, que passa a ser moderada e algumas vezes
bem desenvolvida.
As estruturas plásmicas são ausentes nas amostras da trincheira 1. A partir da
trincheira 3, ocorre cada vez mais o aparecimento de separações plásmicas. As
separações plásmicas na trincheira 3 são do tipo assépico e na trincheira 5 o plasma
apresenta o padrão de extinção da luz sépico. Neste caso, as orientações do plasma
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estão associadas aos poros fissurais (vossépica) observadas principalmente na
trincheira 6 e distribuídas em zonas do fundo matricial (massépica).
As feições pedológicas encontradas nas lâminas são pedotúbulos, presentes em
praticamente toda a toposseqüência; concentrações plásmicas (cutãns de argila) e
feições amorfas. Os pedotúbulos ocorrem principalmente no horizonte A, mas foram
descritos também nos horizontes B do Cambissolo e do Argissolo.
Os cutãns de argila foram encontrados nas amostras do horizonte Bt das trincheiras
5 e 6. Os cutãns são de canal (crescente) e de capeamento de grãos, indicando o início
de transferência de matéria entre os horizontes dos solos do trecho próximo à base da
vertente (Figura 5).
Entre as feições pedológicas foram identificadas feições amorfas resultado da
alteração do feldspato. Os box work de gibsita estão presentes no Cambissolo, na
trincheira 1, na amostra de transição entre os horizontes A e B, e na trincheira 2, na
amostra do horizonte Bi.
No Argissolo e no Latossolo a presença destas feições foi interpretada com
resultante do processo de movimentação através da erosão e movimentos de massa,
que removem o solo do topo da vertente e os deposita próximo a base.
Nas lâminas são encontrados grãos de feldspato sem sinais de alteração ao lado
destas feições amorfas. Outras evidências que corroboram com está hipótese é a
maior quantidade de cascalho nas amostras do horizonte A das trincheiras 3, 5 e 4
(Figura 6).
Figura 5: Nas amostras localizadas no Figura 6: Box work de gibsita em amostras do
horizonte Bt a partir da trincheira 3 ocorrem horizonte Bt da trincheira 3.
separações plásmicas interpretadas como
sendo resultados de processos de umectação
e dessecamento.
9
Tema 3- Geodinâmicas: entre os processos naturais e socio-ambientais
CONCLUSÕES
A interpretação dos dados permitiu concluir que a micromorfologia de solos é uma
ferramenta importante para elucidação e compreensão da evolução dos solos. As
demais análises realizadas também mostram que os solos da toposseqüência
evoluíram através de processos de remoção de massa dos trechos mais altos da
vertente. As conclusões do trabalho são enumeradas a seguir:
1. O Cambissolo do topo possui alteração em situ;
2. A partir da meia encosta os solos formados tem uma importante contribuição dos
materiais em trânsito na vertente;
3. Na meia encosta há evidências da remoção dos solos, pois a cobertura pedológica é
pouco espessa na trincheira 3;
4. Nas demais trincheiras à jusante há um predomínio do processo de deposição
evidenciado pelas características micromorfológicas (box work de gibsita) e pela
quantidade de cascalho no horizonte A, mais especificamente na transição entre este e
o horizonte Bt;
5. O aumento na quantidade de argila no horizonte Bt não ocorre por iluviação e sim
por processos de transformação in situ e por deposição de material removido do
segmento do topo da vertente; e
6. As separações plásmicas e os poros fissurais encontrados a partir da meia encosta,
mostram que o processo de umectação e dessecação, é muito importante na evolução
dos solos e na formação do Argissolo, pois não foram encontrados muitos sinais de
iluviação.
AGRADECIMENTOS
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelo
apoio financeiro a pesquisa. Ao Departamento de Geologia da UFRJ pelo apoio durante
o desenvolvimento da pesquisa.
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