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Iniciação à Ciência do Solo Universidade Federal do Maranhão Centro de Ciências Agrárias e Ambientais Khalil de Menezes Rodrigues agrokhalil@yahoo.com.br O que é solo? O solo é um sistema trifásico, composto de uma fase sólida, constituída por partículas minerais e orgânicas de variada composição, tamanho e arranjo, definindo um sistema poroso. Outra fase, a líquida, constitui-se da solução do solo, cujo solvente principal é a água, que ocupa parte do volume do espaço vazio do arranjo poroso. O restante do espaço é ocupado pela fase gasosa, o ar do solo. Do ponto de vista agrícola Pedologia (pedon + logos) – estuda a origem, morfologia, classificação e distribuição espacial dos solos. Edafologia - Estuda o solo como suporte natural das plantas, a sua evolução e degradação. Camada de alteração da rocha que recobre toda a superfície terrestre, exceto afloramentos rochosos e corpos de água, resultado da interação de fatores e processos pedogenéticos, organizado em horizontes e capaz de manter uma vegetação natural. Escala Geológica - I Escala Geológica - II Escala Geológica ERAS GEOLÓGICAS PERÍODOS PRINCIPAIS EVENTOS ERA CENOZOICA QUATERNÁRIO TERCIÁRIO GLACIAÇÕES. ATUAIS CONTINENTES. HOMEM CADEIAS MONTANHOSAS. ERA MESOZOICA VULCANISMO. ERA PALEOZOICA BACIAS CARBONÍFERAS. ROCHAS SEDIMENTARES. FRAGMENTAÇAO DO PANGEIA. ERA PRÉ- CAMBRIANA PROTEROZOICO ARQUEOZOICO MINERAIS METÁLICOS; PANGEIA. ROCHAS METAMÓRFICAS. ROCHAS MAGMÁTICAS. Datação - Método radiométrico 14 C Permiano 225 milhões Triássico 200 milhões Cretáceo 55 milhõesJurássico 135 milhões Atual Pangeia = todas as terras Deriva Continental Características que evidenciaram o PANGEIA MORFOLÓGICOS - complementariedade existente entre a costa ocidental de África com a costa oriental da América do Sul. PALEONTOLÓGICOS - Fósseis de seres vivos de uma mesma espécie foram encontrados em locais que distam atualmente milhares de quilômetros, estando ainda separados por oceanos. PALEOCLIMÁTICOS - Sedimentos glaciares na África do Sul e Índia, indicando que estes locais já se encontraram outrora próximos do Polo Sul. LITOLÓGICOS - Rochas encontradas na América do Sul e África com as mesma idade e formadas pelos mesmos minerais. w3.ualg.pt Morfológicos & Paleontológicos Terra Estrutura Dinâmica Interna Dinâmica Externa Deriva Continental Tectônica de Placas As camadas da terra Qual o ponto mais alto do planeta? E o mais baixo? • Crosta terrestre ou Litosfera – – Camada inferior (6 km): Constituição basáltica com predomínio de silício e magnésio (Si e Mg), – Camada superior: Predominam o silício e o alumínio (Si e Al); com profundidade de 30 a 50 km. • A crosta flutua sobre o substrato magmático – princípio da ISOSTASIA (Estado de Equilíbrio dos Blocos Continentais que flutuam sobre o manto). • Manto: apresenta-se pastoso, formado pelo MAGMA com temperatura de 2.000º C. • Núcleo: formado por níquel e ferro (Ni e Fe). O núcleo interno é constituído por um cristal de ferro, onde os átomos estão alinhados. As camadas da Terra Dinâmica Interna Processos associados ao movimento e à transformação da crosta terrestre, explicado pela tectônica de placas. Dobramentos Montanha Falhas • São fraturas nas quais ocorre um deslocamento perceptível das partes, o que se dá ao longo do plano de fratura. Podem ser tectônicas ou atectônicas. Diáclases com fendas • São planos de fraqueza da rocha que tende a romper-se • Estes planos separam ou tendem a separar em duas partes um bloco de rocha. Dobras Vulcanismo Intemperismo Erosão Infiltração Lixiviação Escoamento Movimento de Massa Assoreamento Colmatagem Solapamento Dinâmica Externa Processos que promovem a esculturação da superfície da Terra. Estão associados a variabilidade e à interação da atmosfera, litosfera, hidrosfera e biosfera. LITOSFERA ATMOSFERA HIDROSFERA BIOSFERA Minerais São elementos ou compostos químicos com composição definida dentro de certos limites, cristalizados e formados por meio de processos geológicos inorgânicos (calor e pressão). Existem aproximadamente 450 minerais. Ex.: mica, quartzo, feldspato, biotita, dolomita, magnesita, muscovita, olivina, Rochas São associações naturais de dois ou mais minerais agregados ou não e, normalmente, cobrindo vastas áreas na crosta terrestre. São agrupadas de acordo com a sua origem em três grandes classes: magmáticas ou ígneas, metamórficas e sedimentares. Arenito É composto por quartzo, feldspato (ou outros minerais de origem ígnea). Ex.: Arenito, Basalto, Granito, Gnaisse, Mármore, Ardósia, Calcário, Quartzito. Rochas Ígnea ou Magmática SedimentarMetamórfica Intrusiva Extrusiva Clásticas QuímicasOrgânica Resultam do resfriamento de material rochoso fundido chamado magma. 02 tipos: Intrusiva: Quando o resfriamento ocorrer no interior do globo terrestre. Também chamada de plutônica Ex.: Granito Extrusiva: Quando o resfriamento ocorre na superfície da Terra. Também chamada de vulcânica. Ex.: Basalto Rochas Ígneas ou Magmáticas Ocorre um aumento de pressão e/ou temperatura sobre a rocha preexistente sem que o ponto de fusão dos seus minerais seja atingido. Porque o ponto de fusão não pode ser atingido? Metamórficas Resultam da transformação de uma rocha preexistente (protólito) no estado sólido. São rochas que sofreram alterações na sua estrutura em decorrência de altas pressões e temperaturas. Ex.: mármore, quartzito, ardósia, gnaisse. Ígnea Sedimentar Metamórficas É formada pela compactação e/ou cimentação de fragmentos produzidos pela ação dos agentes de intemperismo e pedogênese sobre uma rocha preexistente (protólito) após serem transportados até a deposição fornecendo sedimentos. Podem ou não ser consolidadas. Ex.: Arenito, Calcário, Rochas Sedimentares 3 Tipos de rochas sedimentares: Clásticas Químicas Orgânicas 1) Clásticas Também chamada de rochas sedimentares detríticas, são formadas por detritos de outras rochas antigas. Ex.: Arenito, Tilito. 3) Orgânicas Restos de animais e vegetais mortos que vão se acumulando (alta pressão e temperatura). Ex,: calcário, carvão mineral, petróleo. 2) Químicas água + sedimentos se tornam saturados. Geralmente forma cristais. Ex: calcita, dolomita, estalactites, estalagmites. Cinco princípios básicos... Intemperismo Erosão Transporte Deposição Litificação Compactação Cimentação SEDIMENTOGÊNESE A litificação ocorre em condições geológicas de baixa pressão (peso dos sedimentos posteriores) e baixa temperatura. (~250 °C) Diagénese ou Litificação (inclui fenómenos de compacção e cimentação e permite converter sedimentos soltos em rochas consolidadas). Intemperização das Rochas Hidrólise Dissolução parcial da água em íons H+ e OH- Os íons H+ combinam-se com silicatos de alumínio hidratados dando origem aos argilo minerais. Oxidação Decomposição química que envolve perda de elétrons Intemperização das Rochas Carbonatação É a combinação do íon carbonato CO3-2 ou bicabornato HCO3- com o Ca, Mg, Fe Intemperização das Rochas Hidratação É a combinação com a água de certos compostos originando formando outros minerais. Intemperização das Rochas Quelação É a retenção de íon dentro de uma estrutura. O húmus é o quelante mais frequente no solo. Intemperização das Rochas Constituintes das RochasMinerais Essenciais: Estão sempre presentes e são os mais abundantes. As suas proporções determinam o nome dado à rocha. Minerais Acessórios: Pode estar presente ou não. Não estão presentes abundantemente. Essenciais Acessórios Granito Biotita FeldspatoQuartzo O ciclo da Rochas COLÓIDES DO SOLO Partículas diminutas com tamanho inferior a um milésimo de milímetro (1 micron). PROPRIEDADES DOS COLÓIDES Cargas Elétricas As partículas coloidais são geralmente eletronegativas. Mineralogia da fração argila Argilas silicatadas Minerais que apresentam o átomo de silicio (Si) na sua estrutura. Argilas não silicatadas Óxidos e hidróxidos de Fe e Al São na maioria minerais secundários, os quais tendem a concentrar-se na fração argila de solos altamente intemperizados. PRINCIPAIS GRUPO DE FILOSSILICATOS a) CAULINITA Argilomineral do tipo 1:1 não expansivo, com uma distância fixa de 0,72 nm entre as bases das camadas. b) MICAS Argilomineral do tipo 2:1 não expansivo, apresentando uma distância fixa de 1 nm. c) VERMICULITA Argilomineral do tipo 2:1 com capacidade de expansão, apresentando variação de distanciamento de 1 nm a 1,5 nm. d) MONTMORILONITA Argilomineral do tipo 2:1 com capacidade de expansão, apresentando variação de distanciamento de 0,96 a 1,8 nm. Cargas Elétricas Origem CTC ORIGEM DAS CARGAS ELÉTRICAS DO SOLO CARGAS NEGATIVAS a) SUBSTITUIÇÃO ISOMÓRFICA Substituição de um íon por outro num cristal, conservando a mesma estrutura, devido a semelhança dos raios iônicos dos íons. Características: - cargas permanentes b) DISSOCIAÇÃO DE GRUPOS OH NAS ARESTAS DAS ARGILAS SILICATADAS Os grupos OH nas terminações tetraedais ou octaedrais, em faces quebradas das argilas silicatadas, pode se dissociar, gerando carga negativa. Característica: - varia c/ pH - importante para argilominerais 1:1; óxidos/hidróxidos de Fe e Al; colóides orgânicos pH c) DISSOCIAÇÃO DE GRUPOS OH MATÉRIA ORGÂNICA As cargas negativas originam-se na dissociação dos grupos carboxílicos e fenólicos. Grupos carboxílico e fenólico: - Carboxílico : R – COOH ⇔ R – COO- + H+ - Fenólico : O OH ⇔ O O- + H+ pH CARGAS POSITIVAS As cargas positivas originan-se nos óxidos e hidróxidos de Fe e Al, significativamente em condições de solos ácidos. Ponto de carga zero CTC efetiva (CTC ef.) – Quantidade de cargas negativas encontradas no pH original do solo. CAPACIDADE DE TROCA DE CÁTIONS (CTC). A CTC representa a quantidade total de cargas negativas disponível para atração de íons de carga positiva (cátions). A CTC é expressa por cmolc dm -3 ; mmolc dm -3 CARACTERÍSTICAS DA CTC - A CTC é reversível - A CTC é estequiométrica – 200 mg Ca – 10 mg H - A CTC é rápida A ordem em que os cátions são retidos na CTC é: Al3+ = H+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ FATORES QUE AFETAM A CTC DO SOLO a) Tipo e quantidade de argila b) Matéria orgânica c) pH da solução do solo A análise do solo mostrou o seguinte resultado: K+ = 0,9 cmolc/dm 3 Na+ = 0,1 cmolc/dm 3 H+ = 1,2 cmolc/dm 3 Ca++ = 3,1 cmolc/dm 3 Mg++ = 1,1 cmolc/dm 3 Al+++ = 0,2 cmolc/dm 3 CTC = K + Na + Ca + Mg + H + Al
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