7 - Minerais do solo

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Minerais do solo 
Maurizio Silveira Quadro 
Universidade Federal de Pelotas 
Centro de Engenharias 
Minerais do Solo 
Minerais Primários: Minerais herdados das rochas mãe 
Minerais Secundários: Formados pela intemperização dos 
minerais primários das rochas. 
Minerais Primários Minerais do solo 
intemperismo 
Quartzo
secundários
Outros minerais
prim
ários
Silic
ato
s
secundários
Silicatos
Argila Silte Areia 
Di
st
rib
ui
çã
o 
re
la
tiv
a 
(%
) 100
50 
0 
Minerais do Solo 
Quais são os minerais primários que se 
acumulam na fração Areia + Silte ? 
Seqüência de Bowen 
Fase sólida 
Qual é a fração mais importante ? 
Fase Mineral 
Classe de Tamanho Composição 
Mineralógica 
Diâmetro 
(mm) 
A.S.E. 
(m2g-1) 
Areia Grossa Quartzo 2,0-0,2 0,01 
Areia Fina Quartzo 0,2–0,05 0,1 
Silte Minerais 1º 0,05-0,002 1 
Argila Minerais 2º < 0,002 5-800* 
Estrutura dos Argilominerais 
Unidades Básicas 
Polimerização das 
Unidade básicas 
Empilhamento de 
camadas 
Tetraedro de Si 
Octraedro de Al 
Camadas 
Minerais 
Tetraedro de silício e lâmina tetraédrica de 
estruturas de filossilicatos 
Octaedro de alumínio e lâmina octaédrica. 
Tipo de minerais 
Minerais 1:1 
Minerais 2:1 
Principais Argilominerais (< 2 µm) 
1. Micas 
2. Vermiculita 
3. Esmectita 
4. Caulinita 
5. Argilominerais 2:1 hidroxi – Al nas entrecamadas 
6. Interstratificados 
+ H2O 
 - - - - - - - - - - - - - 
- - - - - - - - - - - - - 
- - - - - - - - - - - - - 
 
- - - - - - - - - - - - - 
- - - - - - - - - - - - - 
- - - - - - - - - - - - - 
- - - - - - - - - - - - 
- - - - - - - - - - - - 
- - - - - - - - - - - - 
- - - - - - - - - - - - - - - 
+ + 
+ + 
 Critério expansividade 
Mineral 2:1 
Tipo de 
camada 
Expansibilidade Grupo Espécies (principais) 
1:1 Não-expansivo 
Caulinita caulinita, haloisita 
Serpentina crisotilo, antigorita 
2:1 
Não-expansivo 
Talco-Pirofilita talco (Tri), pirofilita (Di) 
Micas 
muscovita (Di), biotita (Tr) 
ilita 
Clorita 
Expansivo 
Vermiculita vermiculita (Di ou Tr) 
Esmectita 
montmorilonita, 
Formação de Argilominerais 
1. Micas 
 Espaçamento basal = 1 nm 
 
 
 
 
 Rigidez entre camadas deve-se ao K 
 
 
 
 
 
 Unidades estruturais 2:1 
 
Micas 
1. Micas 
 
Biotita 
K (Mg Fe+2)3 (Si3Al)O10 
 
Muscovita 
K Al2(Si3Al)O10 
Trioctraedral 
Dioctraedral 
Ilita – (tamanho argila) 
1. Mica - Ilita 
• Mineral 2:1 não expansível 
• Fixação K entre camadas e colapso irreversível do 
mineral (não se expande mais) 
• CTC (10 – 15 cmolc kg-1) 
• Média ASE 
1. Micas 
• Solos derivados de rochas graníticas e algumas metamórficas 
(gnaisse e xisto); 
 
• Não expansivo pois as cargas negativas são compensadas 
pelo K entre camadas; 
2. Vermiculita 
 
 Espaçamento basal =1 e 1,5 nm 
 
 
 
 
 Unidades estruturais 2:1 
 
 
 
 
 
 
 Permite a entrada de H2O ou íons 
 
• Substituições isomórficas = Si+4 pelo Al+3 no tetraedro 
 
2. Vermiculita 
 
• Alta CTC permanente 
• Alta ASE 
• Alta retenção de K 
3. Esmectita – Montmorilonita 
Espaçamento basal = 10 a 20 A 
 
 
 
 
 Unidades estruturais 2:1 
 Dependendo do cátion de entrecamada 
 Substituição Isomórfica 
 
Al +3 Mg+2 Fe+2 
 
 
Ocorrência Montmorilonita 
As montomorilonitas solos pouco intemperizados; 
Regiões temperadas e áridas e em locais de 
drenagem deficiente. 
No RS ocorrem nos solos da região da campanha 
(Vertissolos, Chernossolos e Neossolos litolicos) e 
nos chernossolos da encosta do planalto. 
VERTISSOLO NO RS 
 Cavidade Siloxana 
Formação de Argilominerais 
Solos Tipo 2:1 – Minerais Expansivos 
4. Caulinita – Al2 Si5 O5 (OH)4 
 Espaçamento basal = 0,72 nm 
 
 
 
 
 
 
 Unidades estruturais 1:1 
 
 
 
 
 
 
 
 Não permite a entrada de H2O ou íons 
 
 
 
 
 
 
 
• Substituições isomórficas = Não possui variações na estrutura. 
 
2 Al3+ + 2 Si 4+ = +14; 
5O2- + 4OH- = -14 
4. Caulinita – Al2 Si2 O5 (OH)4 
 Balanço de cargas = 0 
 
 
• CTC permanente: Devido a presença de minerais 2:1 
interstratificados 
• Presente em solos de regiões tropicais, juntamente 
com os óxidos Fe e Al. 
• Não expansivo (superfície externa) 
• Baixa ASE 
• Baixa CTC (3 – 15 cmolc Kg-1) 
4. Caulinita – Al2 Si2 O5 (OH)4 
Na prática o que nos dizem a 
mineralogia para solos cauliníticos ????? 
Óxidos de Ferro 
Principais Óxidos do Solo 
• Hematita (Fe2O3) 
• Goethita (FeOOH) 
• Magnetita 
Importância dos óxidos de Ferro 
• Imprimem cores ao solo; 
• Carga superficial variável – Carga pH dependente; 
• Grande estabilidade nos agregados estruturais, 
• Adsorção específica de ânions, 
• Adsorção específica de metais pesados. 
Mecanismo de formação 
ions Fe
3 +
FERRIHIDRITA
HEMATITA GOETHITA
pr
ot
on
aç
ão
de
pr
ot
on
aç
ão
d
e
si
d
ra
ta
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o
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n
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ru
tu
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l
crista
liza
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 a
 p
a
rtir d
a
 so
lu
çã
o
Mecanismo de formação 
Ferrihidrita
Complexos
Fe-orgânicos
Goethita
Hematita
& Goethita
Teor de matéria orgânica
Su
pr
im
en
to
 d
e 
Fe
Óxidos de Ferro 
Hematita 
• Ocorre em climas quentes e úmidos, isolado ou 
associado com goethita. 
• Alto poder pigmentante 
• 1% = coloração VERMELHA 
• Planalto Médio (Passo Fundo, Ijuí) e Missões (Santo 
Ângelo) Latossolos. 
Goethita 
• É a forma mineral de Fe (III) mais estável sob a maioria 
das condições pedogenéticas. 
• Ocorre em regiões mais frias e úmidas, com teores 
elevados de MO e pH ácido. 
• Campos de Cima da Serra (Vacaria, Bom Jesus). 
• Coloração BRUNA a AMARELADA aos solos. 
Latossolos no RS: área em vermelho. 
Streck et al. (2002) 
Óxidos de Ferro 
Hematita 
Goethita 
Óxidos de Alumínio 
• O único de importância no solo é a Gibsita; 
• Não dá coloração ao solo; 
• Alta fixação de P; 
• Ocorrência natural em solos ácidos 
• Clima quente e úmido, alta precipitação e boa 
drenagem – Ambiente de remoção Si 
Estrutura do solo 
Propriedade Montmorilonita Caulinita Óxidos de 
Fe 
Óxidos de Al 
Forma flocos irregulares placas 
hexagonais 
irregular 
Tamanho 
(m) 
0,01 a 1,0 0,1 a 5,0 0,005 a 0,1 0,1 a 5,0 
Área externa média a grande pequena grande pequena 
Área interna muito grande nenhuma nenhuma 
Plasticidade grande pequena muito pequena 
Expansibilida
de 
grande pequena nenhuma 
CTC (cmolc 
kg-1) 
90 a 130 3 a 15 1 a 3 
ASE (m2 g-1) até 800 5,0 a 10 50 a 200 
Estabilidade pouca muita muita