aula 2 - Intemperismo e formacao de minerais argilosos

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Intemperismo e formação de minerais 
argilosos
Intemperismo
Termo originado de intempérie – significa alteração de 
materiais pelo clima, principalmente pela chuva e 
temperatura.
Rocha Minerais primários Minerais secundários
(areia e silte) (fração argila)
Tipos de intemperismo:
Físico
Químico
Biogeoquímico
Intemperismo Físico
Importante em ambientes frios e secos
Temperatura
Esfoliação
Abrasão por água, gelo e vento
Plantas e Animais
Intemperismo Químico
Atuação sobre rochas e minerais primários.
Na atmosfera H2O, O2, CO2 e compostos orgânicos
Regulada pela natureza do material, reagentes
(composição, pH, concentração) condições
(temperatura, pressão, lixiviação).
Esquema básico de intemperização química
Mineral primário 
+
solução de ataque
Mineral secundário 
+ 
íons em solução
2 KAlSi3O8 + 2H
+ + 9 H20 Al2Si205(OH)4 + 4 H4SiO4 + 2 K
+
Feldspato microclínio Caulinita
Reações químicas de dissolução podem ser:
•Congruentes: obedecem um balanceamento 
estequiométrico.
• Incongruentes: as reações não são estequiométricas.
Água é o principal agente de controle de reações.
Hidratação
Associação de moléculas de água e grupos hidroxila.
Anidrita Gipso
CaSO4 + 2H2O CaSO42H2O
Solução
Halita
NaCl Na+ + Cl-
Os oceanos são os depósitos finais de elementos 
dissolvidos.
Hidrólise
Reação de íons H+ e OH- e um mineral
Rompimento de O com:
Íons metálicos (Al, Fe, Ca, Mn, Mg, etc)
Silício nos silicatos
Carbono nos carbonatos
Ácido acético, 
aspártico, salicílico
Hidrólise por ácidos orgânicos
Complexante: (biogeoquímico)
Micas e Vermiculitas => Vermiculitas com Hidróxi-Al 
entre camadas
Não-complexante: Dissolução de Si, Al,
Fe, Mg, Ca e K de
olivina, augita,
muscovita
Intensidade da hidrólise
Caulinita
Feldspatos Haloisita
Gibbsita
Intensidade da hidrólise
I) Bissialitização => Fluxo de água 
pouco intenso – lixiviação fraca -
dessilicação é limitada.
Feldspato Albita => neogênese de 
esmectita (argila 2:1) com cátions básicos 
entre camadas
Intensidade da hidrólise
II) Monossialitização ou 
caulinização => Fluxo 
moderado de água –
lixiviação acentuada –
dessilicação moderada. 
Feldspato Albita => 
argilomineral 1:1 (caulinita)
Intensidade da hidrólise
III) Alitização => Fluxo de água intenso – dessilicação
completa.
Feldspato Albita => Gibbsita
Água é essencial para dessilicação e remoção de 
cátions. 
Oxidação e Redução
Importante na intemperização de minerais com ferro.
Oxidação
Em rochas aeradas e em solos com baixa demanda 
biológica de O2 aliada ao alto suplemento.
Indicadas por cores avermelhadas e amarelas
Fe2+ => Fe3+
Oxidação
Oxidação de Fe e 
Mn na estrutura 
do mineral
Liberação de cátions 
oxidados (Ca, Mg)
Mineral Instável Precipitação na 
forma de óxidos
Oxidação
•Minerais com baixa concentração de Fe
Biotitas => formação de dioctaedro - dificulta a 
liberação de potássio.
Esmecitas => diminuição da carga e na CTC –
maior estabilidade.
Oxidação
•Minerais com alta concentração de Fe
Desintegração completa do mineral
Ex: Magnetita (Fe3O4) Liberação de Fe
3+ e O2-
Removidos para a solução Hematita (Fe2O3)
Redução
Ocorre quando o material está saturado por água, há 
baixo suprimento de O2 associado a alta demanda 
biológica.
Redução – alteração de minerais secundários já 
existentes.
Intemperismo Biogeoquímico
Agentes geológicos + Agentes biológicos
Reações químicas
Intemperismo
Minerais primários Minerais secundários
Complexação
•Compostos orgânicos + íons metálicos
Aumentam a solubilidade de Fe e Al, e elementos
traços (Mn, Cu, Zn, etc) e metais pesados (Hg, Cd, Pb,
etc).
Agentes complexantes: ácidos húmicos, flúvicos,
substâncias orgânicas originada da decomposição de
vegetais, sintetizadas por micro-organismos e
excretadas por plantas.
Complexação
Metais se ligam a grupos funcionais carboxílicos (-
COOH), carbonílicos (=C=O), e hidrofenólicos (-OH).
Quelatos – ligação por 2 ou mais grupos funcionais
Ligações complexantes fortes => dissociação do metais
Complexação
Mais acentuada em solos alagados
Podem reduzir MN4+, Mn3+ e Fe3+
Ácidos húmicos liberação de Si e Al
Compostos orgânicos remoção de hidroxi-Al de 
entrecamadas de argilominerais
Intemperização ácido Sulfatada
Importante em solos Tiomórficos de áreas litorâneas e 
de mangue.
1º - Formação de pirita (FeS2) a partir de sulfato,
minerais de ferro, matéria orgânica, bactérias
redutoras de sulfato, e ambiente anaeróbicos.
2º - Quando há a drenagem, a pirita é oxidada por O2.
Intemperização ácido sulfatada
Em ambientes com pH menor que 4 a oxidação da pirita é 
realizada por micro-organismos.
1º) oxidação de Fe2+ a Fe3+ mediada por Thiobacillus
ferroxidans.
2º) Fe3+ reage com S- formando Fe2+ e S0.
3º) Thiobacillus ferroxidans oxida novamente o Fe2+ e S-
formando Fe3+ e S0.
4º) T. thioxidans oxida S0 a sulfato (SO4
2-). 
Geração de solos altamente ácidos. 
Estabilidade mineral
Estabilidade ou resistência ao intemperismo depende:
Dureza, clivagem, coeficiente de expansão, defeitos no
cristal, solubilidade em ambientes específicos, tamanho
do grão ou sua área superficial específica, condições
ambientais.
Estabilidade mineral
Série de estabilidade de Goldich (1938)
Olivina
Augina
Hornblenda
Biotita
Plagioclásio-Ca
Plagioclásio-Ca-Na
Plagioclásio-Na-Ca
Plagioclásio-Na
Feldspato-K
Muscovita
Quartzo
Menos
Resistente
Mais 
resistentes
Estabilidade mineral
Semelhante a sequência de cristalização de minerais 
comuns em rochas ígneas – Série de Bowen (1928)
Estabilidade de silicatos
I) A estabilidade cresce com o aumento do grau de 
condensação da estrutura
Nesossilicatos
Ciclossilicatos
Inossilicatos
Filissolicatos –cadeia simples
Filossilicato de cadeia dupla
Tectossilicatos
Estabilidade de silicatos
II) A estabilidade decresce no grupo estrutural com o 
aumento da substituição de Si por Al.
III) A estabilidade decresce no grupo estrutural com o 
decréscimo da eletronegatividade de íons metálicos.
IV) A estabilidade é afetada pelo tipo e estrutura do poliedro 
metal-íon-O ligado as unidade de silicato, que depende do 
tamanho e carga dos íons. Ex: Zirconita (ZrSiO4)
Dissolução e solubilidade
A taxa de dissolução determina a solubilidade dos 
minerais, sendo bastante variada.
Exemplo de tempo (anos) de dissolução de um cubo de 
1mm:
Quartzo - 34.000.000
Albita – 575.000
Biotita – 38.000
Calcita – 0,1
Formação e ocorrência de minerais
Fatores que determinam a intemperização dos
minerais:
I) Estabilidade estrutural intrínseca do mineral.
II) O pH da solução.
III) Presença de ligantes complexantes.
IV) Área superficial específica alta.
V) Eficiência da remoção de produtos da
intemperização.
Formação de argilominerais
Vermiculita
Formada a partir de micas, em ambientes de clima seco, alta 
atividade de sílica em solução.
Não são argilominerais padrão. 
Presente em solos jovens.
Vermiculita
Etapas:
1ª) Remoção ou substituição do potássio das 
entrecamadas.
2ª) Oxidação de Fe e sua retirada da estrutura.
3ª) Orientação das oxidrilas favorecendo a rápida 
alteração da biotita para vermiculita.
Esmectita
Presentes em ambientes de clima seco.
Com presença de folhelhos e calcário como material 
de origem.
Baixo fluxo de água.
Alta concentração de Mg e sílica.
Curto tempo de intemperização.
Características de Vertissolos. 
Esmectita
Origens:
I) Herdada do material de origem.
II) Produto da transformaçãode micas, vermiculitas e 
cloritas máficas.
III) Neogênicas, precipitadas da solução.
Vermiculita e Esmectita com Hidroxi-Al 
entrecamadas
Formada em regiões de clima quente e úmido.
Intemperismo ativo pra liberar íons de Al.
Ambiente moderadamente ácido (pH 5).
Umedecimento e secamento frequentes.
Caulinita 
Si2Al2O5(OH)4
Mineral mais abundante.
Formada a partir de vários minerais.
Ambiente quente e úmido.
Remoção parcial de cátions básicos e silício.
Haloisita
Al4Si4OH8O10. 8H2O
Menos estável que caulinita.
Mais presente em solos de depósitos vulcânicos.
Em estágios incipientes de intemperismo
Óxidos de Ferro
Originado da oxidação de Fe2+ à Fe3+ nos minerais
primários, que precipita como óxidos e oxihidróxidos
de Fe3+.
Presentes em quase todos os solos imprimindo as cores
bruno-amareladas (goethita) e avermelhadas
(Hematita).
Óxidos de Ferro
Goethita (α-FeOOH) – mais frequente nos solos que 
hematita.
Ocorre em ambientes mais úmidos e/ou mais frios, 
maior presença de matéria orgânica.
Baixo teor de Fe na rocha.
Ambientes com pH baixo.
Óxidos de Ferro
Hematita (α-Fe03)
Ambiente seco e altas temperaturas.
Baixo teor de matéria orgânica.
Meio com pH neutro.
Alto teor de Fe na rocha.
Óxidos de alumínio
O mais comum é a Gibbsita.
Formada a partir da dissolução de qualquer 
aluminossilicato.
Forte intemperização (alta pluviosidade e drenagem).
Alta lixiviação de silício.
A complexação de Al por compostos orgânicos podem 
evitar sua formação.