Aula 5 - Mineralogia Solos Brasileiros

Prévia do material em texto

MINERALOGIA DOS SOLOS 
BRASILEIROS
Profa. Elen Alvarenga Silva
MINERAIS 
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 Substâncias inorgânicas com COMPOSIÇÃO
QUÍMICA e ESTRUTURA CRISTALINA bem
definida.
 A composição química dos minerais pode variar dentro
de limites definidos e previsíveis pelas características
atômicas, gerando os diferentes grupos de minerais.
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 O mineral é considerado CRISTALINO quando apresenta
uma ORDENAÇÃO ATÔMICA tridimensional
sistemática, isto é, uma estrutura interna definida que se
repete sistematicamente.
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 Fator principal que controla o arranjo dos átomos numa
estrutura cristalina é o RAIO DOS ÍONS presentes na sua
estrutura.
Empacotamento ordenado dos átomos gera uma
SIMETRIA.
Uns dos conceitos relacionados a simetria de estruturas
cristalinas é o NÚMERO DE COORDENAÇÃO.
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
NÚMERO DE COORDENAÇÃO
 Corresponde ao número de átomos que estão em
proximidade imediata com um átomo de referência.
 Arranjo com os números de coordenação:
 4 – Tetraedro
 6 – Octaedro
 8 – Cubo
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
TETRAEDROS
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
OCTRAEDROS
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
CUBOS
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 Minerais que permanecem no solo sem alteração
estrutural (como se encontrava na rocha) são
denominados MINERAIS PRIMÁRIOS ou
LITOGÊNICOS.
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
CLASSIFICAÇÃO DOS MINERAIS
a) Minerais silicatados – contituem mais de 90% da
crosta terrestre.
b) Minerais não silicatados – constituem menos de
10% da crosta terrestre.
 Quanto a presença de silício
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
MINERAIS SILICATADOS
 Constitui o grupo de minerais denominados SILICATOS.
 Unidade principal de formação dos silicatos é o TETRAEDRO de
Si.
 A união dos tetraedros entre Si (compartilhamentos de O2-), com
adição ou não de cátions, forma vários tipos de minerais
silicatados
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
Relembrando os silicatos:
Nesossilicatos Sorossilicatos
Inossilicatos Cadeia Simples e Dupla
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
Ciclosossilicatos Tectossilicatos
Filossilicatos
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
FILOSSILICATOS DE Al (FILO=LÂMINA)
• Formam lâminas tetraedrais de Si e lâminas octaedrais de Al
• Também são chamados de ARGILOMINERAIS.
K+
Ca+2
Mg+2
Mg+2
K+
Cátions básicos ligam as lâminas entre si
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 Exemplo: 
• Micas (Biotita e Muscovita)
• Vermiculitas, Ilitas, Esmectitas e Caulinitas
Mica
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 MINERAIS PRIMÁRIOS São derivados de
rochas.
 MINERAIS SECUNDÁRIOS São formados a
partir da alteração dos minerais primários (formados no
solo e predominam a fração argila).
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
Conforme a origem os minerais do solo 
são classificados em:
 Minerais primários: são minerais
remanescentes de rochas ígneas ou
metamórficas, que podem permanecer no
perfil dos solos intemperizados (velhos) se
forem resistentes
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
Conforme a origem os minerais do solo 
são classificados em:
 Minerais primários: normalmente são
encontrados na fração areia e silte do
solo.
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
Exemplo: Granito (rocha)
Feldspato
(rosado)
Quartzo
(claro)
Mica
(preto)
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
Ampliação da fração areia de um solo no qual predomina o 
quartzo, mas se observa a presença de outros minerais 
primários
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
Apenas parte dos MINERAIS PRIMÁRIOS
constituintes das rochas ocorrem nos solos e sua
proporção depende:
• Teor no material de origem
• Estabilidade a alteração
• Estádio de intemperização do solo
 Os mais estáveis são concentrados nas frações areia e
silte do solo.
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
Conforme a origem os minerais do solo 
são classificados em:
 Minerais secundários: são resultantes da
decomposição parcial de outro mineral, ou
formados a partir de produtos de
solubilização de outros minerais
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
Conforme a origem os minerais do solo 
são classificados em:
 Minerais secundários: normalmente
são encontrados na fração argila do
solo
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
INTEMPERISMO 
FÍSICO E QUÍMICO
ROCHA
MINERAIS 
PRIMÁRIOS
SOLO
MINERAIS 
PRIMÁRIOS
MINERAIS 
SECUNDÁRIOS
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
Intemperismo do basalto, com a formação de 
minerais secundários
Rocha
(basalto)
Material 
intemperizado
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
Intemperismo do basalto, com a formação de 
minerais secundários
Minerais 
primários
Minerais 
primários e 
secundários
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
Os principais minerais encontrados na 
fração argila do solo são:
 Argilominerais
 Oxihidróxidos
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
FILOSSILICATOS PRIMÁRIOS
 Originados diretamente da rocha
Ex.: micas
FILOSSILICATOS SECUNDÁRIOS
 Formados no solo (NEOFORMADOS)
Ex.: caulinita, vermiculita, esmectita, clorita, haloisita.
FILOSSILICATOS = ARGILOMINERAIS
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 ARGILOMINERAIS: recebem este nome por
ocorrerem dominantemente na fração argila dos solos,
são minerais silicatados (filossilicatos como: mica,
caulinita, vermiculita, etc)
 MINERAIS DE ARGILA: minerais presentes na
fração argila (óxidos de Fe, óxidos de Al)
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
ARGILOMINERAIS 
 São silicatos com estruturas em camadas, formados por
LÂMINAS TETRAEDRAIS de Si unidas a LÂMINAS
OCTAEDRAIS de Al.
 Se formam pelo arranjo dessas duas unidades básicas:
Tetraedros de Si e Octaedros de Al.
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
LAMINA 
TETRAEDRAL
LAMINA 
OCTAEDRAL
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 A forma dada pela união dos tetraedros de Si é
representada pelo TRAPÉZIO.
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 A forma dada pela união dos octaedros de Al é
representada pelo RETÂNGULO.
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 Tem-se assim lâminas tetraedrais (trapézio) e lâminas octaedrais
(retângulo) que ocorrem associadas pelo compartilhamento de
oxigênios, formando CAMADAS.
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 MINERAIS FILOSSILICATADOS 1:1
1 lâmina de tetraedros de Si + 1 lâmina de octaedros de Al
 MINERAIS FILOSSILICATADOS 2:1
2 lâminas de tetraedros de Si + 1 lâmina de octaedros de Al
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
ARGILOMINERAIS 1:1
Lâmina Tetraedral
Lâmina OctaedralC
A
M
A
D
A
 1
:1
C
A
M
A
D
A
 1
:1
Lâmina Tetraedral
Lâmina Octaedral
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
ARGILOMINERAIS 2:1
C
A
M
A
D
A
 2
:1 Lâmina Tetraedral
Lâmina Octaedral
Lâmina Tetraedral
C
A
M
A
D
A
 2
:1
Lâmina Tetraedral
Lâmina Octaedral
Lâmina Tetraedral
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
ARGILOMINERAIS 1:1
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
ARGILOMINERAIS 2:1
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 ARGILOMINERAIS NÃO-EXPANSIVOS  As ligações entre
camadas é muito forte, impedindo o afastamento das mesmas.
 ARGILOMINERAIS EXPANSIVOS  a ligação entre as
camadas não é tão rígida, permitindo um maior ou um menor
afastamento das camadas entre si.
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
INTEMPERISMO DOS ARGILOMINERAIS
Partícula de
Muscovita –
tamanho areia
(0,05 – 2 mm)
Várias partículas de Muscovita
– tamanho silte
(0,002 – 0,05 mm)
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
Si Si
VERMICULITA/
ESMECTITA
(secundário 2:1)
d = 10 a 18 Å
CAULINITA
(secundário 1:1)
d = 7 Å
GIBBSITA
( secundário 0:1)
MICA 
(primário 2:1)
d = 10 Å
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
ESMECTITA CAULINITA
GIBSITA
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 Mica: CTC = próximo de zero
 Vermiculita: CTC 150 cmolc/kg
 Esmectita: CTC = 100 cmolc/kg
 Caulinita: CTC= 5 a 15 cmolc/kg
 Óxidos de Fe e Al: CTC = 5 a 15 cmolc/kg
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 Filossilicatos do tipo 2:1
 Não-expansivos
 Distância basal fixa (10A)
 Rigidez entre as camadas se deve aos íons K+ que impede a
penetração de moléculas de água e outros cátions.
 Pincipais micas são a MUSCOVITA [KAl2(Si3Al)O10(OH)2] e a
BIOTITA [K(Mg2+, Fe2+, Mn2+)3(Si3Al)O10(OH)2].
MICAS
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
C
am
ad
a 
2:
1 
C
am
ad
a 
2:
1 
K+ K+ K+
K+ K+ K+
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 Filossilicatos do tipo 2:1
 Expansivas
 Distância basal 10 a 15A
 Elevada CTC = 100 a 200 cmolc kg-1.
 Confere uma elevada plasticidade e pegajosidade aos solos em que
ocorre, dificultando o manejo agrícola dos mesmos.
 Ocorre em solos poucos intemprizados.
VERMICULITA
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 Filossilicatos do tipo 2:1
 Expansivas
 Distância basal 10 a 20A
 Elevada CTC = 50 a 160 cmolc kg-1.
 Confere uma elevada plasticidade e pegajosidade aos solos quando
úmidos e fendilhamento e consistência dura a muito dura quando
secos, dificultando o manejo agrícola dos mesmos.
 Ocorre em solos poucos intemprizados.
ESMECTITA
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
Solo com predomínio de esmectita
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 Filossilicatos do tipo 1:1
 Não-expansivas
 Distância basal 7A
 Baixa CTC = 1 a 5 cmolc kg-1.
 As camadas são unidas por ligações eletrostáticas entre o
hidrogênio e o oxigênio da lâmina octaedral e tetraedral
respectivamente.
 É o argilomineral dominante na maioria dos solos de regiões
tropicais e subtropicais.
CAULINITA
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
Caulinita: Mineral 1:1 não expansivo, baixa CTC,
forma laminar
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 É o principal mineral da FRAÇÃO ARGILA dos solos
das regiões tropicais e subtropicais úmidas.
 Apresenta cargas dependentes de pH (negativas e/ou
positivas) nas bordas.
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 São minerais de argila.
 Encontrados principalmente em regiões de intensa
precipitação pluviométrica, solos muito intemperizados.
 Porquê alguns solos são vermelhos, outros são
amarelos e outros são de cor cinza?
ÓXIDOS DE Fe E Al
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
PRINCIPAIS ÓXIDOS DE Fe e Al
 Fe: Goethita, Hematita,
Ferridrita, Magnetita.
 Al: Gibbsita
TEOR DE ÓXIDOS AUMENTA COM 
INTEMPERISMO DO SOLO
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
ÓXIDOS DE Fe: Goethita
 α-FeOOH
 Cor amarela do solo
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
ÓXIDOS DE Fe: Hematita
 α-Fe2O3
 Cor vermelha do solo
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
ÓXIDOS DE Fe: Magnetita
 α-Fe3O4
 Apresenta atração magnética
 Mineral primário
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 Efeito da pigmentação dos minerais na caulinita (g kg-1)
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
 FORMAÇÃO: ÓXIDOS DE Fe
Fe2+ Fe3+
Ferrihidrita
5Fe2O3.9H2O
GoethitaHematita
α-Fe2O3
Alto teor Fe no 
material de Origem
Baixo teor de MOS
Baixo teor Fe no material 
de Origem
Alto teor de MOS
Menor umidade
Maior 
temperatura
Maior umidade
Menor temperatura
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
ÓXIDOS DE Fe
 Cor do solo 
 Estrutura do solo
 Fixação de P
 Cargas variáveis ou dependentes de pH – baixa CTC
Fe
OH2+
HO
[H+]
Fe
OH
HO
[OH]
Fe
O-
HO
+ H2O
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
ÓXIDOS DE Al
 gibbsita -Al(OH)3
Pontes de 
hidrogênio
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
GIBBSITA
 Fixação de P
 CTC muito baixa
 Formam-se em solos muito intemperizados e 
dessilicatados.
 Apresenta carga variável ou dependente de pH.
Al
OH2+
HO
[H+] Al
OH
HO
[OH]
Al
O-
HO
+ H2O
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
ÓXIDOS DE Fe e Al - Fixação de P
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS 
ÓXIDOS DE Fe e Al - Fixação de P
MINERALOGIA DE SOLOS BRASILEIROS