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Jaboticabal - SP ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA INTRODUÇÃO MINERAIS DE GRADE 1:1 Caulinita Haloisita MINERAIS DE GRADE 2:1 Pirofilita & Talco Mica Grupo das Esmectitas Vermiculita Clorita Minerais Interestratificados GIBBSITA TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA INTRODUÇÃO MINERAIS DE GRADE 1:1 Caulinita Haloisita MINERAIS DE GRADE 2:1 Pirofilita & Talco Mica Grupo das Esmectitas Vermiculita Clorita Minerais Interestratificados GIBBSITA TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA NESOSSILICATO (Olivina) SOROSSILICATO (Berilo) CICLOSSILICATO (Turmalina) INOSSILICATO: Piroxênios (Augita) INOSSILICATO: Anfibólios (Hornblenda) TECTOSSILICATO INTRODUÇÃO FILOSSILICATOS: ARGILOMINERAIS ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA O termo argila é empregado em dois sentidos: granulometricamente: fração mais fina dos sedimentos (diâmetro inferior a 2) mineralogicamente: grupo de minerais que são silicatos hidratados de alumínio Fração Argila formada pelos filossilicatos Fração areia Fração silte formadas pelos demais grupos dos silicatos dependendo: tipo de rocha ou dos minerais que a constituem; da idade dos ecossistemas. ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA INTRODUÇÃO 1) São minerais secundários, resultantes de decomposição de outros silicatos, principalmente feldspatos e feldspatóides 2) Apresentam hábito terroso, cor branca, mas usualmente coloridas por impurezas, principalmente óxidos de ferro, são infusíveis e insolúveis 3) Como todos os filossilicatos, os argilominerais apresentam estruturas semelhantes, laminares, constituídas por associações de camadas tetraédricas de silício com camadas octaédricas de alumínio ou magnésio 4) Esses minerais são da mais alta importância no estudo da Pedologia por serem componentes da fração argila, que afeta todo comportamento físico-químico do solo ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA INTRODUÇÃO (Si2 O5)2- Forma de representação das camadas de tetraedros (Si / Mg) e octaedros (Al) Folha de siloxana (Si) Folha de gibbsita (Al) ou Folha de brucita (Mg) INTRODUÇÃO ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA (Si2 O5)2- INTRODUÇÃO ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA (Si2 O5)2- Folha de siloxana (Si) Folha de gibbsita (Al) ou Folha de brucita (Mg) Folha de siloxana (Si) Folha de gibbsita (Al) ou Folha de brucita (Mg) Folha de siloxana (Si) 1:1 2:1 MUSCOVITA KAl2 (AlSi5O10)(OH)2 BIOTITA K(Mg, Fe)3(AlSi5O10)(OH)2 Caulinita Al2Si2O5(OH)4 INTRODUÇÃO ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA INTRODUÇÃO Folha de siloxana (Si) Folha de gibbsita (Al) ou Folha de brucita (Mg) Estruturas da folha trioctaédrica de brucita Estruturas de folha dioctaédrica de gibbsita ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA INTRODUÇÃO MINERAIS DE GRADE 1:1 Caulinita Haloisita MINERAIS DE GRADE 2:1 Pirofilita & Talco Mica Grupo das Esmectitas Vermiculita Clorita Minerais Interestratificados GIBBSITA TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS Caulinita 1:1 Camada de Tetraedros Camada de Octaedros Exemplos: Caulinita (principal representante do grupo Al2Si2O5(OH)4) Dickita Nacrita Anauxita Haloisita Caulinita Microscopia eletrônica ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Caulinita Expansão é impedida por pontes de H: - Espaço d fixo próximo a 7,14 Å. (Desaparece a 550º C) Substituição Isomórfica: - Pequena Carga Permanente: próxima de zero, ou muito pequena Carga Negativa dependente do pH: - CTC = 1 - 10 mEq/100g ROH + OH- → RO- + H2O (pH ↑) ROH + H+ → R+ + H2O (pH ↓) Forte ligação Estrutural: - Partículas se quebram com dificuldade - Baixa Plasticidade - Baixa expansão e contração (aspecto de “concha”) - Superfície Específica = 7 - 30 m²/g Muito comum na fração argila de solos com horizonte Bt e Bw (principalmente os mais intemperizados). Caulinita em Latossolo Roxo = Tamanho Pequeno Caulinita em Latossolo Amarelo = Tamanho Grande {Fe, Ti} no sistema = Cristalização (nucleação) dificultada Morfologia comumente hexagonal (MET) ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Caulinita ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA INTRODUÇÃO MINERAIS DE GRADE 1:1 Caulinita Haloisita MINERAIS DE GRADE 2:1 Pirofilita & Talco Mica Grupo das Esmectitas Vermiculita Clorita Minerais Interestratificados GIBBSITA TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS Minerais de argila: Grupo das caulinitas Camadas desordenadas no empilhamento e H2O nas entrecamadas Espaçamento d próximo a 10,1 Å (DRX) -Com aquecimento (literatura= 50ºC) = 7,2 Å (DRX – irreversivelmente) Morfologia comumente tubular DRX = Reflexos normalmente largos ou menos agudos. Condição úmida é requerida para o seu desenvolvimento. Sequência de intemperismo: - Haloisita (10,1Å) Metahaloisita (7,2Å) Caulinita (7,14 Å) Haloisita (Hi) ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA INTRODUÇÃO MINERAIS DE GRADE 1:1 Caulinita Haloisita MINERAIS DE GRADE 2:1 Pirofilita & Talco Mica Grupo das Esmectitas Vermiculita Clorita Minerais Interestratificados GIBBSITA TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS Pirofilita & Talco Dão origem aos outros minerais de grade 2:1 (dioctaedrais e trioctaedrais) PIROFILITA - Al2 Si4O10 (OH)2 Argilomineral 2:1, cujos octaedros possuem no seu interior apenas 2/3 dos espaços, ocupados por Al3+; ou seja, existem espaços vagos nos octaedros, DIOCTAEDRAL TALCO - Mg6 (Si8O20) (OH)4 - Argilomineral 2:1, cujos espaços no interior dos octaedros são totalmente ocupados, TRIOCTAEDRAL Pirofilita & Talco ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA INTRODUÇÃO MINERAIS DE GRADE 1:1 Caulinita Haloisita MINERAIS DE GRADE 2:1 Pirofilita & Talco Mica Grupo das Esmectitas Vermiculita Clorita Minerais Interestratificados GIBBSITA TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS Mica MUSCOVITA KAl2 (AlSi5O10)(OH)2 BIOTITA K(Mg, Fe)3(AlSi5O10)(OH)2 ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Desenvolvida da substituição isomórfica da Pirofilita; possui grade 2:1. Possui CTC elevada e é muito comum em solos brasileiros mais jovens Um fenômeno muito comum na mica a retenção de potássio (K), devido a CTC das camadas tetraedrais. Conseqüência promove uma cimentação muito forte dessas camadas, desenvolvendo na mica alta resistência à quebra. Solos com altos teores de Mi são ricos em K Quando a mica é empobrecida de K e enriquecida de H2O transforma-se em Ilita MICA (Mi) ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Mica Mica - Não expansíveis - Minerais Secundários - Contém mais SiO2 e menos K que a Muscovita Muita Substituição Isomórfica de Si por Al nos tetraedros = Muita carga negativa permanente = Forte atração aos cátions = K+ é fortemente atraído = K+ é pouco hidratável e fica assim fixado no espaço entrecamadas Espaçamento d = 10 Å (001)(sem alteração com tratamentos) CTC= 10-40 mEq/100g Propriedades Físicas mais próximas à Ct do que à Mt Facilidade de alinhamento paralelo das partículas = facilidade de erosão - 7% do K total - porcentagem diagnóstica para Ilita - Presença de Mica versus disponibilidade de K no solo ILITAS (Il) ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA INTRODUÇÃO MINERAIS DE GRADE 1:1 Caulinita Haloisita MINERAIS DE GRADE 2:1 Pirofilita & Talco Mica Grupo das Esmectitas Vermiculita Clorita Minerais Interestratificados GIBBSITA TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS Grupo das esmectitas Exemplos: Montmorilonita (Mg2+ Al3+): principal representante do grupo Beidelita (Si4- Al3+) Nontronita (Fe3+ Al3+) Saponita (representante magnesiana do grupo) Sauconita (Mg2+ Zn2+) Hectorita (Mg3+ Li+) (OH- F-) 2:1 Camada de Tetraedros Camada de Octaedros ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Montmorilonita (geralmente dioctaedral) (Mg e Fe3+) Pequena Substituição Isomórfica nos tetraedros Carga permanente : basicamente devido à Substituição Isomórfica de Al3+ por Fe2+ nos octaedros Expansão: volume da argila chega a dobrar = Ligações (O-O) fracas (Quanto maior o teor de água, maior a expansão) CTC:80-150 mEq/100g Superfície Específica: 700 - 800 m²/g (pequeno tamanho de partícula) ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Grupo das esmectitas Montmorilonita (geralmente dioctaedral) (Mg e Fe3+) Alta Substituição Isomórfica, Ligações Fracas: Alta Plasticidade quando molhada Camadas de Hidratação ao redor dos cátions entrecamadas Pode haver adsorsão (carga) de compostos orgânicos = Complexos Organominerais Adsorção de Glicerol e Etilenoglicol = Diagnóstico para DRX 105º C (seca em estufa) = 10 Å Seca ao ar = 12,4 - 14 Å Glicerol ou Etilenoglicol = 17 Å Constituintes característicos: = da fração argila de vertissolos; = solos com horizonte Bt (mais férteis e menos intemperizados) = solos com horizonte A chernozêmico; = solos muito jovens Difícil Manejo: Muito plásticos quando molhados Muito duros quando secos (fendas horizontalizadas quando seca) ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Grupo das esmectitas ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA INTRODUÇÃO MINERAIS DE GRADE 1:1 Caulinita Haloisita MINERAIS DE GRADE 2:1 Pirofilita & Talco Mica Grupo das Esmectitas Vermiculita Clorita Minerais Interestratificados GIBBSITA TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS Vermiculita Apresenta estrutura 2:1, tendo as camadas separadas por lâminas bomoleculares de água. A folha octaédricas é de brucita, ocorrendo substituição de Mg2+ por Fe2+, em proporções variadas. Esta vermiculita é derivada de alteração intempérica de outros filossilicatos, como as micas e cloritas. É característica, nesse mineral, a expansão de sua estrutura, quando aquecido a temperaturs entre 300 e 900º C Nome vem de “Semelhante à Verme” Quando Aquecida torna-se alongada, retorcida e curvada Expansão e 20-30x do tamanho original - Espaçamento d: →14 Å (001) – Quando saturada com K →10 Å – Quando aquecida ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Considerável Substituição Isomórfica de Si por Al nos tetraedros = Relativa Fixação de K+ e NH4+ nas entrecamadas (Importância nas Adubações) Vm condições de melhor drenagem Mt – hidromorfismo CTC próxima de 100-150 mEq/100 g, que pode ser reduzida por hidróxidos de Al nas entrecamadas = Efeito Anti-gibbsítico (sul do Br x cerrado do Br) Presença na fração argila de solos com Bt solos com A Chernozêmico e solos de regiões secas. ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Vermiculita ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA INTRODUÇÃO MINERAIS DE GRADE 1:1 Caulinita Haloisita MINERAIS DE GRADE 2:1 Pirofilita & Talco Mica Grupo das Esmectitas Vermiculita Clorita Minerais Interestratificados GIBBSITA TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS Clorita 2:1:1 ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA 2:1:1 ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Clorita ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Clorita ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA INTRODUÇÃO MINERAIS DE GRADE 1:1 Caulinita Haloisita MINERAIS DE GRADE 2:1 Pirofilita & Talco Mica Grupo das Esmectitas Vermiculita Clorita Minerais Interestratificados GIBBSITA TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS Minerais interestratificados “Apresentam num único cristal, celas unitárias ou camadas de dois ou mais tipos: 2:1 com camadas 2:1:1 ” Exemplo: mica-clorita vermiculita-clorita montmorilonita-clorita mica-montmorilonita-clorita. 2:1 2:1:1 ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA INTRODUÇÃO MINERAIS DE GRADE 1:1 Caulinita Haloisita MINERAIS DE GRADE 2:1 Pirofilita & Talco Mica Grupo das Esmectitas Vermiculita Clorita Minerais Interestratificados GIBBSITA TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS Gibbsita Gibbsita ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Biotita Muscovita Caulinita Gibbsita Intemperismo Gibbsita ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Estrutura Análise de correlação entre os teores de minerais na fração argila das diferentes classes de agregados e a percentagem de agregados retidos nas peneiras para Latossolo Vermelho (LVdf) (1) o, *, **: coeficientes de correlação (r) significativos a 0,1; 0,05; e 0,01, respectivamente, pelo teste t. Gibbsita ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Arranjo dos cristais em forma de granulos Estrutura: qualidade física dos solos ↑ Microagregação ↑ Porosidade Infiltração de água no solo Solos gibbsiticos (Hidróxido de alumínio) Gibbsita ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA INTRODUÇÃO MINERAIS DE GRADE 1:1 Caulinita Haloisita MINERAIS DE GRADE 2:1 Pirofilita & Talco Mica Grupo das Esmectitas Vermiculita Clorita Minerais Interestratificados GIBBSITA TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO Pré-tratamento : 1.1 concentração de argila natural 1.2 Montagem de lâminas com “esfregaço” da argila concentrada 1.2.1 Lâminas: 1° Lâmina: [argila]+saturação com CaCl2 ou MgCl2 (saturar antes de colocar na lâmina) 2° Lâmina: [argila]+saturação com KCl (saturar antes de colocar na lâmina) 3° Lâmina: [argila]+etileno glicol (saturar na lâmina) 1.3 Tratamento térmico (4-6 hs) das diferentes lâminas: 1° 25 ° C 2° 350 ° C 3° 550 ° C 2. Leitura no DRX ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA 2:1 TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO Gb (4,82 Å) Ct (7,2 Å) Mica (10 Å) Verm./Mont. (14 Å) Verm.(14 Å) Mont. (14 Å) Mont. (19 Å) 25 ºC Lâmina c/ Mg 25 ºC Lâmina c/ ETG 25 ºC Lâmina c/ K 25 ºC Lâmina c/ K 350 ºC Lâmina c/ K 550 ºC ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA 2:1 nλ = 2dsenθ (Lei de Bragg) TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO DRX: Difratometro de Raio-X ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Interpretação dos difratogramas: Reflexos interpretados: da caulinita (001), gibbsita (002) Estes reflexos são que são mais encontrados nas condições do solo!!! DRX: Difratometro de Raio-X TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA DRX: Difratometro de Raio-X Difratograma TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Como sabemos que estes são os reflexos a serem interpretados? R: Pelo “d” distância interplanar que é característica para cada reflexo de minerais. O “d”é encontrado por meio da medida do reflexo em º2θ DRX: Difratometro de Raio-X TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Quais os atributos que são identificados e medidos nos difratogramas? R: Largura a meia altura (LMA) e ÁREA DO PICO e “d” área do pico= h x b DRX: Difratometro de Raio-X b h TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Cálculos dos atributos mineralógicos Diâmetro médio do cristal (DMC) A largura do pico, juntamente com o DMC, expressam o grau de cristalinidade do mineral. Quanto mais fina e alta, o pico pode expressar o maior grau de cristalinidade do mineral. A LMA é utilizada no cálculo do Diâmetro Médio do Cristal (DMC) através da formula de SCHERRER (SCHULZE, 1984), bem como para o cálculo da área do pico. h DRX: Difratometro de Raio-X TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Cálculos dos atributos mineralógicos Diâmetro médio do cristal (DMC) Fórmula de Scherrer: DMC(nm) = / 10 DMC(nm) = Diâmetro médio do cristal; K = constante de fórmula de 0,91; λ = comprimento de onda conforme o cátodo usado (1,79026) = cobalto (para Ct e Gb o cátodo usado é o cobre = 1,541838); β = B-b onde: β é a LMA corrigida , B a LMA da amostra e b o LMA padrão em º2θ Ө = é o valor em º2θ da amostra, dividido por 2. DRX: Difratometro de Raio-X TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Cálculos dos atributos mineralógicos Substituição Isomórfica do ferro por alumínio mol Al% = 1730-572. c onde, c = h DRX: Difratometro de Raio-X TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO Pré-tratamento : 1.1 concentração de argila natural 1.2 Remoção dos óxidos de ferro Método ditionito-citrato-bicarbonato (DCB), segundo MEHRA & JACKSON (1960). Este método remove os óxidos de ferro da fração argila melhorando a qualidade da identificação dos minerais não oxídicos (caulinita e gibbsita) ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA Gibbsita DBC – ditionito-bicarbonato-citrato Ditionito: reduz o Fe dos minerais Bicarbonato: Tampona o meio Citrato: complexa Remoção Ox. Fe Concentração Ox. Fe ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA INTRODUÇÃO MINERAIS DE GRADE 1:1 Caulinita Haloisita MINERAIS DE GRADE 2:1 Pirofilita & Talco Mica Grupo das Esmectitas Vermiculita Clorita Minerais Interestratificados GIBBSITA TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS CONSIDERAÇÕES FINAIS ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA CONSIDERAÇÕES FINAIS ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA CONSIDERAÇÕES FINAIS ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA CONSIDERAÇÕES FINAIS Propriedades dos Minerais de argila ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA CONSIDERAÇÕES FINAIS Marques Jr. & Lepsch (2000), Geociências ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA CONSIDERAÇÕES FINAIS Barbieri et al. (2009), Scientia Agricola ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA http://www.cprm.gov.br Literatura consultada Literatura consultada *texto com hiperlink, clique sobre o nome para acessar TCCs, Dissertações e Teses Artigos científicos Créditos Coordenador: Prof. Dr. José Marques Júnior Diagramação: Diego Silva Siqueira Apoio: Equipe CSME *texto com hiperlink, clique sobre o nome para acessar OBRIGADO! www.csme.com.br atendimento@csme.com.br 16-3209.2601 Constituinte Capacidade de troca meq/100 g Superfície Específica m2/g Matéria Orgânica 200-400 500-800 Vermiculita 100-150 600-800 100-200b Esmectita 80-150 600-800 80-120b Vermiculita Dioctaedral 10-150 50-800 Ilita 10-40 65-100 20-40b Clorita 10-40 a, b 25-40 Caulinita 3-15 7-30 Haloisita 5-10b Óxidos e Hidróxidos 2-6 100-800 a) Bailey e White, 1964; b) Scheffer e Schachtschabel, 1970.
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