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SOLO COMPOSIÇÃO INTEMPERISMO Qual a melhor definição de solo... Agricultura: é a camada de terra tratável, geralmente de poucos metros de espessura que suporta as raízes das plantas; Geologia: material disposto em camadas, não consolidado, que se estende da superfície até a rocha sólida e que é formado devido ao intemperismo e a desintegração da rocha sã; Engenharia civil: é todo material que pode ser escavado a pá e picareta, quando necessário a utilização de explosivos para seu manuseio considera- se “rocha”. Definição e Origem Manto superficial formado por rocha desagregada e, eventualmente, cinzas vulcânicas, em mistura com matéria orgânica em decomposição, contendo ainda água e ar em proporções variáveis e organismos vivos. A matriz geradora dos solos é o magma, princípio de todas as rochas existentes no globo terrestre. Alguns termos importantes Magma: matéria incandescente, constituinte do núcleo terrestre, de onde é trazida a superfície pelos vulcões; Pedologia: ciência que estuda as camadas, a formação e a classificação dos solos, levando em conta a ação dos agentes climatológicos; Horizontes: são as camadas que constituem um perfil do solo, camada superficial, subsolo e camada profunda; Intemperismo: conjunto de fenômenos responsáveis pela degradação e enfraquecimento das rochas que compõem o relevo terrestre e que ocorre devido a constante exposição dos materiais geológicos aos elementos da atmosfera, hidrosfera, biosfera e antroposfera. Alguns termos importantes Rochas ígneas: formadas pelo resfriamento do magma na superfície da crosta. Ex.: granito, basalto. Sedimentares: formadas em camadas a partir da sedimentação ou deposição de partículas de rochas. Ex.: arenito, xisto, rocha calcária. Metamórficas: formadas pela alteração de rochas existentes devido extremo calor (ex. mármore) ou extrema pressão (ex. ardósia). Composição do Solo É um sistema complexo de 3 fases: Fase sólida Fase líquida Fase gasosa Composição do Solo LITOSFERA – FASE SÓLIDA HIDROSFERA – FASE LÍQUIDA ATMOSFERA – FASE GASOSA SOLO Componentes Os horizontes do solo são compostos de 4 partículas principais: - Materiais orgânicos; - Água; - Ar; - Minerais. Esses elementos estão misturados e não são facilmente separados, pois formam uma estrutura: o solo. Composição do Solo FASE SÓLIDA partículas de natureza diferente: mineral: resultante da desagregação física das rochas, com dimensões bem menores, porém, com a mesma composição química da rocha mãe; orgânica: formada de substâncias provenientes de plantas e animais mortos, assim como dos produtos intermediários da sua degradação biológica. pequenos mamíferos além de minhocas, insetos e micro-organismos tem importante função na trituração, aeração, decomposição e mistura da matéria orgânica no solo. Fase Sólida e Espaço Poroso As partículas minerais e os materiais orgânicos estão concentrados nas camadas mais superficiais dos solos (horizontes O e A). No entremeio dos sólidos encontra-se a água e o ar preenchendo os espaços “vazios” ou poros. Sua proporção é bastante variável ao longo do tempo em curto espaço de tempo. Por exemplo, após a chuva os poros estão quase todos preenchidos. Minerais Classificados quanto a origem e composição, existindo dois tipos: - Remanescentes da rocha parental originária do solo (minerais primários). São aqueles componentes das rochas mais resistentes ao intemperismo químico, mas podendo se fragmentar por ação física. - Produtos secundários, decompostos e recompostos pela intemperização da rocha matriz (minerais secundários ou pedogênicos). São em grande maioria argilas, ou seja, materiais de pequeno tamanho e muito desgastados. Os minerais do solo são classificados em argila, silte e areia, conforme dimensão das partículas. Minerais partículas de tamanho diferente: Areia Silte Argila ditribuição do tamanho: 2 mm 0,05 mm 0,002 mm AREIA SILTE ARGILA A dimensão mineralógica do solo influi em inúmeros aspectos como a porosidade (tamanho e quantidade), permeabilidade à água, plasticidade, pegajosidade, resistência à erosão. A argila ao contrário da areia é muito ativa quimicamente. Essa atividade se deve ao tamanho das partículas, gerando propriedades coloidais, ou seja, afinidade pela água e os elementos nela dissolvidos. O alto grau de subdivisão cria uma superfície específica muito grande e suas partículas individualizadas só são vistas por microscópio eletrônico. 10.000 partículas amontoadas preenchem 1 cm. Minerais Argila sob microscópio eletrônico. A escala representa 1 micrômetro que é a milésima parte do milímetro. Minerais - Argila Classe de Tamanho ComposiçãoMi neralógica 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* Matéria Orgânica É proveniente da adição de restos de origem vegetal e/ou animal, que decompondo-se se transforma em húmus, liberando alguns nutrientes minerais. Em condições de temperatura elevada e boa aeração a mineralização ocorre mais depressa, liberando mais nutrientes para as plantas. Em locais mais secos e frios há maior acúmulo de húmus. Matéria Orgânica Substâncias Húmicas A cor escura dos solos é conferida pelo material conhecido como húmus, o qual é resultado da decomposição da matéria orgânica no solo, que varia de 1 – 6% dependendo do tipo de solo e está presente nos horizontes superiores do solo. Ciclo do Carbono Compreende os processos de transformação e formação da matéria orgânica (MO). As plantas assimilam gás carbônico, transformando-a com a água e nutrientes em compostos de carbono (fibras, proteínas, etc). A MO melhora a porosidade, permeabilidade e retenção de água. Ciclo do Carbono Composição do Solo FASE LÍQUIDA SOLUÇÃO DO SOLO, contém inúmeros materiais orgânicos e inorgânicos, dissolvidos da fase sólida: Concentração de solutos; Reações químicas. É o meio para a maioria dos processos químicos e biológicos que envolvem o solo; É o principal meio para o transporte de materiais. Composição do Solo FASE LÍQUIDA A água de um solo pode ser classificada da seguinte maneira: Água de constituição é aquela que entra na estrutura química dos minerais. Não está disponível para as plantas; Água higroscópica é a que esta adsorvida à superfície dos minerais; encontra-se por cima da superfície dos minerais. Não está disponível para as plantas; Água capilar forma películas em volta dos minerais. Constitui a principal fonte para as plantas; Água gravitacional desloca-se de poro em poro e provoca alagamento do solo se não for drenada. Por possuir muitas substâncias dissolvidas, a água existente no solo é também designada por solução de solo. Nem todos os solos têm a mesma capacidade de retenção de água, variando pela textura, teor de argila, estrutura e conteúdo da matéria orgânica. Solos arenosos e com pouco húmus tem menor capacidade de armazenar água que os argilosos ricos em húmus. A água é retida no solo por determinado tempo. As plantas utilizam essa água e devolvem em forma de vapor. Os solos podem estar molhados (todos os poros preenchidos), úmidos ou secos. Composição do Solo FASE LÍQUIDA Composição do Solo FASE LÍQUIDA Elementos Solos em geral mol L-1 (10-3) Nitrogênio 0,16 – 55Fósforo 0,001 – 1 Potássio 0,2 – 10 Magnésio 0,7 – 100 Cálcio 0,5 – 38 Enxofre 0,1 – 150 Cloro 0,2 – 230 Sódio 0,4 – 150 Composição do Solo FASE GASOSA ou ATMOSFERA DO SOLO, é qualitativamente igual ao AR atmosférico porém, quantitativamente distinto e não fixo; As reações ocorridas no solo são as responsáveis por esta diferença: respiração das raízes e micro- organismos e decomposição da matéria orgânica. Ar O2 (%) CO2 (%) N2 (%) Atmosférico 21 0,03 72 No solo 19 0,9 79 Composição do Solo FASE GASOSA A respiração das raízes e dos micro-organismos depende da aeração do solo; A maioria das plantas requer solos bem aerados; A coloração amarela das folhas é sinal de falta de oxigênio, condição inferior a 15% de O2; Concentrações superiores a 21% de O2 não demonstram qualquer benefício. “O solo é, portanto, um complexo composto de materiais minerais e orgânicos, resultado da ação conjugada de fatores físicos, químicos e biológicos, em função dos quais se apresenta sob os mais diversos aspectos.” “O solo corresponde ao produto final da ação do intemperismo sobre as rochas.” Formação do Solo Período de exposição da superfície terrestre às condições da atmosfera; Solos jovens são normalmente mais rasos que os velhos. TEMPO TEMPO Com o passar do tempo as características dos solos são cada vez mais acentuadas. Os horizontes vão se espessando e se diferenciando. A temperatura e a umidade regulam a velocidade, a intensidade, o tipo de intemperismo das rochas, a distribuição e a translocação de materiais ao longo do perfil; Quanto mais quente e úmido for o clima, mais rápida e intensa será a decomposição das rochas, pois o aumento da temperatura e da umidade aceleram a velocidade das reações químicas. CLIMA É um fator ativo, pois age diretamente sobre o material de origem. Um mesmo material, poderá formar solos completamente diversos dependente da ação climática. Solos de climas muito úmidos estão mais acessíveis aos processos de intemperismo resultando em solos compactos e abundantes em material secundário (argilas, óxidos de ferro e alumínio), porém, pobres em cátions básicos (cálcio, magnésio e potássio) – são em geral solos ácidos. Os solos de clima árido contém muitos minerais primários, pouco afetados pelo intemperismo químico, com pouca matéria orgânica (carbono) e maior quantidade de cátions básicos – solos alcalinos. CLIMA Com suas diferentes formas, proporciona desigual distribuição de água de chuva, de luz e calor, além de favorecer ou não os processos de erosão. As diferenças da topografia facilitam o acúmulo de água das chuvas em áreas mais baixas e côncavas. Em áreas muito íngremes a taxa de erosão aumenta e a rocha permanece exposta, eliminando a possibilidade de constituição de solos profundos. RELEVO A água pluvial, no relevo pouco íngrime, encontra condições favoráveis para infiltrar no solo, e o escorrimento superficial não é tão acentuado. Por outro lado, no relevo mais íngrime, o escorrimento superficial é maior do que a infiltração. Nas regiões mais úmidas, os solos que ocorrem em relevo pouco movimentado são em geral mais profundos do que nas áreas com declive acentuado. Na posição de cota mais baixa do relevo, a má drenagem provoca acúmulo de água e, como conseqüência originam os solos gleisados (orgânicos). RELEVO Sob as mesmas condições climáticas, cada tipo de rocha dá origem a um tipo de solo diferente, dependendo de sua constituição mineralógica. Assim os solos podem se desenvolver de materiais derivados de rochas ígneas ou metamórficas claras, de rochas ígneas escuras, de materiais derivados de sedimentos consolidados e de sedimentos não consolidados. O material de origem condiciona um bom número de características do solo como a textura, propriedades químicas de fertilidade. MATERIAL DE ORIGEM É constituído por minerais com diferentes graus de suscetibilidade ao processo de intemperismo o qual pode ser físico, químico e biológico. Ele pode estar relacionado com vários atributos do solo: químico, granulométrico, morfológico e mineralógico. Rochas basálticas dão origem a solos de textura argilosa ou muito argilosa enquanto que solos derivados de arenito são arenosos. Materiais de origem ricos em quartzo, conferem ao solo cor clara. MATERIAL DE ORIGEM ORGANISMOS Compreendem: Microfauna e microflora (micro-organismos); Vegetais superiores (macroflora); Animais (macrofauna); Homem. Os microrganismos iniciam a decomposição dos restos de vegetais e animais (húmus) dos horizontes superficiais. Essa decomposição promove a união de partículas dos solos formando agregados que se constituem nos solos. Em uma grama de solo no Horizonte A existem de cem milhões a dois bilhões de micro-organismos. Os microrganismos retiram o nitrogênio do ar, transformando em nitratos a partir da amônia que são nutrientes para os vegetais. Os vegetais agem diretamente na formação dos solos com sua raízes penetrando em fendas das rochas acelerando o intemperismo pela pressão exercida. Ciclo dos Nutrientes INTEMPERISMO Pode ocorrer por agentes físicos, químicos ou biológicos; É de grande importância para a incessante dinâmica da natureza e para a formação do relevo terrestre. Juntamente com a erosão é responsável pela modelação e transformação do relevo, originando as mais variadas e exuberantes paisagens; É de grande importância na formação dos solos, pois possibilita o surgimento de solos menos rochosos e mais férteis possibilitando assim o surgimento das mais variadas formas de vida animal e vegetal. INTEMPERISMO FÍSICO Ocorre quando a rocha sólida se fragmenta através de processos físicos sem necessariamente modificar a composição química de seus minerais. INTEMPERISMO FÍSICO Principais agentes do Intemperismo físico: variações de temperatura; cristalização de sais; Congelamento. Rocha parcialmente coberta pelo gelo. INTEMPERISMO FÍSICO Consequências do Intemperismo físico: redução da granulometria dos minerais, sem a alteração na composição química; principalmente a formação dos solos. Tipo de solo tipicamente formado devido ao Intemperismo. INTEMPERISMO BIOLÓGICO É o fenômeno produzido pelas bactérias, que promovem a decomposição biológica de materiais orgânicos presentes nas rochas; As plantas também podem emitir ácidos orgânicos que podem penetrar à rocha e quebrá-la quimicamente; Esse tipo de intemperismo é caracterizado por rochas que perdem alguns de seus nutrientes essenciais para organismos vivos e plantas que crescem em sua superfície. Imagem de uma árvore que nasceu dentro da fenda de uma rocha e provocou sua divisão. INTEMPERISMO BIOLÓGICO Entre os principais agentes do intemperismo biológico provavelmente os mais importantes sejam as raízes das árvores, que são capazes de penetrar através das fendas das rochas e destruir suas paredes internas promovendo sua desagregação. INTEMPERISMO QUÍMICO É o processo de decomposição química dos minerais, dependendo do grau de fragmentação da rocha. O principal agente do intemperismo químico é a água de infiltração, que é quimicamente ativa (levemente ácida + gás carbônico + colóides). Um fator importante é o clima; ocorre principalmente em climas quentes e úmidos. Os principais processos de transformação química pelos quais os minerais de uma rocha passam são: Reações de oxidação-redução; Hidratação; Hidrólise; Dissolução. INTEMPERISMO QUÍMICO Resultado do Intemperismo químico nas rochas ígneas INTEMPERISMO QUÍMICO Oxidação e Redução A oxidação é o processo de intemperismo químico mais importante. O processo mais comum é de oxidação do Fe2+. Evidenciado pela coloração avermelhada e amarelada. A redução é a extração de íons oxigênio dos minerais. Dando origem a óxidos ferrosos hidratados. Exemplo de como ocorre a oxidação. INTEMPERISMO QUÍMICO Hidratação e Hidrólise Hidratação é ação da água sem a alteração na estrutura cristalina. Hidrólise é responsável pela quebra da estrutura química do mineral pela ação dos íons H+ e OH- dissociados da água. Quanto maior a temperatura maior a hidrólise e quanto maior o teor de acidez maior a hidrólise. Os ácidos mais comuns são: ácido carbônico, ácido sulfúrico, ácidos húmicos. INTEMPERISMO QUÍMICO Dissolução É o processo de lixiviação das substâncias e minerais componentes das rochas. Essa solução pode precipitar em outro ambiente. bicarbonato de cálcio solúvel INTEMPERISMO QUÍMICO Consequências do Intemperismo Químico: completa modificação das propriedades físicas e químicas das rochas e o aumento no volume dos minerais formados secundariamente. Os principais produtos do intemperismo químico são: óxidos de Fe e Al, sais e sílica. Exemplo de alterações na estrutura química de uma rocha Rocha sã Solos residuais Solos transportados ETS ETS INTEMPERISMO ETS = Erosão, transporte e sedimentação Intemperização em determinadas Regiões Climáticas - Climas frios: redução dos processos hidrolíticos com formação de solos esqueléticos, pobres em argilas. Nas regiões frias há maior acúmulo de matéria orgânica, devido a menor velocidade de decomposição; - Climas tropicais e sub-tropicais: formação de lateritas. Hidrólise e oxidação intensa, os minerais silicatados são destruídos rapidamente. Migração da sílica e concentração dos hidróxidos de Fe e Al; - Climas semi-áridos: os grãos de quartzo e de feldspato são desagregados por esforços; - Climas temperados: solos ricos em argilo-minerais. LA TE RIZ AÇ ÃO Si O - lixivia2 Ti O - lixivia2 P O - lixivia2 5 Na O - lixivia2 K O - lixivia2 Mg O - lixivia Ca O - lixivia Fe O 2 3 Fe O Al O2 3 Concentração - lateritas ricas em hidróxidos de Fe e Al O principal mineral dos solos com argilo-minerais é a sílica (SiO2). Lateritos: significa que o solo terá uma cor avermelhada, solos ricos em Fe e Al (sendo branco-bauxita), com predomínio de uma estação seca e uma estação chuvosa. Laterização: através do intemperismo, há concentração do Fe e do Al no solo. Bauxita: processo de intemperismo onde tem-se a concentração de Al. Depósitos lateríticos – Minério de Ferro Podem ser: eluviais, quando são formados no próprio local, a partir da desagregação e da decomposição das rochas; aluviais, quando são formados pelo acúmulo de materiais transportados pelas águas correntes e pelos ventos. Classificação de solos quanto a origem Podem ser: escuros ou orgânicos, que indicam forte presença de matérias orgânicas e possuem alto valor agrícola; avermelhados ou amarelados, forte presença de óxido de ferro; claros, fraca presença ou ausência de matéria orgânica. Classificação de solos quanto a cor RESIDUAIS: Provenientes da decomposição e degradação da rocha subjacente. Também chamados de “in situ”. TRANSPORTADOS: Provenientes de erosão, transporte e deposição de solos pré existentes. TIPOS DE SOLOS SOLOS RESIDUAIS SOLO ELUVIAL: Ocorre na superfície, apresentando-se macroscopicamente homogêneo e isotrópico. Também chamado de solo superficial e solo residual maduro. SOLO DE ALTERAÇÃO: Ocorre abaixo do solo eluvial e se apresenta heterogêneo e anisotrópico devido à presença das estruturas das rochas originais. Também chamado de saprolito e solo residual jovem. ALUVIÃO: é constituído por material erodido, retrabalhado e transportado pelos cursos d' água e depositados nos seus leitos e margens, ou ainda em fundos e margens de lagoas e lagos, sempre associados à ambientes fluviais. COLUVIÃO: é constituído por depósitos de material solto, encontrados no sopé de encostas e que foram transportados pela ação da gravidade ou, simplesmente, material decomposto, transportado por gravidade. TÁLUS: é formado pelo mesmo processo de transporte por gravidade, em encostas, que produz os coluviões, diferenciando-se pela presença ou predominância de blocos de rocha, resultando em solos pouco espessos na fonte, o que restringe a ocorrência de tálus ao sopé de encostas de forte declividade ou, então, ao pé de escarpas rochosas. SOLOS TRANSPORTADOS
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