Introdução Pedologia

Prévia do material em texto

Pedologia
Introdução
Pedologia vem do grego antigo: pedos = terra e logia = estudo 
→ O solo apresenta diferentes significados de acordo com a área de estudo, segundo a Engenharia Civil, por exemplo, a importância do solo limita-se a sua resistência, já na Geologia o solo é considerado um produto do intemperismo das rochas. 
Na Pedologia → o solo é um material natural possuidor de camadas ou horizontes de compostos minerais e/ou orgânicos (matéria orgânica) com várias espessuras, diferindo-se do material original de acordo com suas propriedades morfológicas, físicas, químicas, mineralógicas e biológicas. Os horizontes do solo geralmente são inconsolidados, mas alguns contêm suficientes porções de sílica, carbonatos ou óxidos de ferro para cimentá-los.
Formação de um solo → segue um verdadeiro ciclo evolutivo que é constituído basicamente em duas fases:
✿ formação da matéria bruta (massa do solo), sendo o material de origem. Nesta fase, temos os processos de intemperização;
✿ conversão do material no verdadeiro solo. Nesta segunda fase, temos os processos pedogenéticos que transformam esses materiais intemperizados em solos ordenados.
* É difícil separar essas fases, pois elas normalmente ocorrem juntas!
Conclusão → o solo é resultante da ação conjunta dos agentes intempéricos (geologia) e pedogenéticos (pedologia). 
Processo de formação → o ínicio deste processo ocorre quando as rochas entram em contato com novas condições ambientais e começam a sofrer transformações, sendo a sua intensidade em função do meio ambiente. Assim, as rochas e os minerais são submetidos à ação de agentes do intemperismo e, podem:
✿ permanecer in situ;
✿ serem transportados, depositando-se em encostas ou baixadas. 
→ Na formação do solo, a sua matéria prima tem origem nas transformações de ordem física e química operadas nas rochas da litosfera. 
Solos Residuais
Solos residuais → provenientes da decomposição e degradação de rocha subjacente. Também chamados de in situ. Tipos de solos residuais:
✿ solo residual maduro: ocorre na superfície, apresentando-se macroscopicamente homogêneo e isotrópico.
✿ solo residual jovem: é heterogêneo e anisotrópico devido à presença das estruturas das rochas originais. Também chamado de solo saprolítico.
Horizonte C → representa o material de origem, ou seja, trata-se do horizonte sobre o qual a pedogênese atua, dando origem ao solum. Este horizonte pode ser desenvolvido a partir da alteração intempérica das rochas in situ ou ter origem em sedimentos transportados por diferentes agentes: rios, ventos, mares ou pela ação da gravidade.
Solum → horizontes pedogenéticos propriamente ditos e também chamados de horizontes A e B.
✿ o horizonte B é subsuperficial, em geral é o diagnóstico da classe de solo;
✿ o horizonte A é o mais superficial, o que apresenta mais acumulação de matéria orgânica e pode ser, em específicos casos, juntamente com o B um horizonte diagnóstico.
Geotecnia → o horizonte C refere-se sempre ao solo in situ, ou seja, desenvolve-se a partir do intemperismo de uma rocha do local, denominados solos residuais pelos geotécnicos, e podem ser divididos em dois horizontes. 
Saprólito → este termo é usado para o horizonte de transição entre solos e rochas onde há presença de até 10% em volume de blocos de rochas presentes no interior da massa de solo.
Frente de intemperismo → intervalo de rochas intemperizadas caracterizado pela presença de rochas alteradas, podendo haver a presença de blocos de rocha perfazendo entre 10% e 90% em volume.
→ Essas rochas intemperizadas em diferentes intensidades não configuram exatamente horizontes, uma vez que as descontinuidades estruturais (fraturas e falhas) controlam a distribuição espacial dos diversos estágios de alteração no interior do maciço rochoso.
Solos Transportados
Solos transportados → provenientes de erosão, transporte e deposição de materiais pré existentes. Não refletem a rocha subjacente, são solos coluviais, compostos por materiais pouco selecionados (argila até blocos).
Tipos de solos transportados
✿ aluvião: é constituído por material erodido, retrabalhado e transportado pelos cursos d'água e depositado nos seus leitos e margens, ou ainda em fundos e margens de lagoas e lagos, sempre associados aos ambientes fluviais.
✿ colúvio: 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 colúvios, diferenciando-se pela presença ou predominância de blocos de rocha, resultando em solos pouco espessos na fonte. Isso restringe a ocorrência de tálus ao sopé de encostas de forte declividade ou, então, ao pé de escarpas rochosas. 
Depósitos de encosta → 1) tálus: predominância de fragmentos de rocha, apresentando áreas que ainda não atingiram o equilíbrio; 2) colúvios: instáveis, apresentando rastejo, áreas que ainda não atingiram o equilíbrio.
Intemperismo
Intemperismo → conjunto de modificações de ordem física (desagregação), química (decomposição) e biológica que a rocha sofre ao aflorar na superfície da Terra. Os produtos do intemperismo (rocha alterada e solo) estão sujeitos aos processos do ciclo supérgeno (erosão, transporte e sedimentação). 
Intemperismo Físico
Intemperismo físico → todos os processos que causam a desagregação das rochas, com separação dos grãos minerais antes coesos e com sua fragmentação, transformando a rocha inalterada em material descontínuo e friável. 
Causas do intemperismo físico
✿ variações de temperatura (dias e noites, inverno e verão) e pressões elevadas causam expansão e contração das rochas, levando a fragmentação dos minerais (rachaduras nas rochas e penetração de umidade).
✿ coeficientes de dilatação térmica dos minerais são diferentes, provocando deslocamento relativo entre cristais, rompendo a coesão dos grãos (variações no volume da rocha).
✿ mudança cíclica de umidade, causando expansão e contração.
✿ congelamento de água nas fissuras das rochas, provocando o aumento de volume e aumento da rede de fraturas, o que leva a fragmentação da rocha.
Processos físico-biológicos → causados pela ação das raízes e de organismos.
Intemperismo Químico
Intemperismo químico → ocorre quando as rochas entram em contato com a superfície da Terra, que contém características distintas de seus ambientes de formação, como pressão, temperatura, presença de água e oxigênio. Dessa forma, este desequilíbrio provoca uma série de reações químicas que acabam por transformar a rocha e seus minerais em mais estáveis ao novo ambiente.
Causas do intemperismo químico
✿ a água é o principal agente do intemperismo químico (H2O(+CO2)).
CO2 + H2O → H2CO3
H2CO3 → H+ + HCO3-
HCO3- → H+ + CO32-
No solo, a respiração das plantas pelas raízes e a oxidação da matéria orgânica enriquecem o ambiente em CO2, diminuindo o pH das águas superficiais (aumenta a acidez) e intensificando o intemperismo químico.
As reações do intemperismo químico
Mineral I + Solução de Intemperismo → Mineral II + Solução de Lixiviação
✿ hidratação: entrada da água sem a alteração na estrutura cristalina. Na superfície dos grãos ocorre a atração entre os dipolos das moléculas de água e as cargas elétricas não neutralizadas das superfícies dos grãos (argilominerais). Já na estrutura, há a transformação da anidrita em gipso. 
CaSO4 + 2H2O → CaSO4.2H2O
✿ dissolução: quando ocorre a solubilização completa
CaCO3 → Ca2+ + CO32-
NaCl → Na+ + Cl-
Exemplo: dissolução de terrenos calcáreos, resultando em relevos cársticos, cavernas, dolinas.
Calcáreos (CaCO3 ou CaMg(CO)3)2)
CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 (bicarbonato Ca → solúvel)
Dolinas → buracos formados na superfície do terreno devido à migração do solo para cavidades ou rios subterrâneos. Podem ser de várias dimensões e conter ou não água no seu interior.
Colapso → são afundamentos bruscos que podem ocorrer na superfície do terreno devido a desmoronamentosnas cavidades subterrâneas.
Sumidouro → quando o rio desaparece na superfície do terreno, pois a água se infiltra por debaixo da terra. Muitas vezes o rio vai até uma dolina e nela a água se infiltra.
Cavernas → são cavidades no interior da terra e se formam pela dissolução das rochas carbonáticas pela água da chuva. São nessas rochas que se formam a maioria das cavernas conhecidas. 
✿ oxidação: processo inicial e mais comum (Fe++ → Fe+++), é sempre acompanhado da redução (oxi-redução). Como evidência do processo de oxidação, os ambientes adquirem coloração avermelhada e amarelada. O processo ocorre quando piroxênio rico em ferro libera sílica e íons ferrosos para a solução, o ferro ferroso é oxidado pelas moléculas de oxigênio, formando o ferro férrico. Este combina-se com água, precipitando produtos ferruginosos. 
✿ redução: processo inverso à oxidação (Fe+++ → Fe++), mantendo-se na forma estável.
Oxidar → perder elétrons, Nox aumenta
Reduzir → ganhar elétrons, Nox diminui
✿ reação de óxido-redução: reação que transfere elétrons entre substâncias fazendo com que o número de oxidação (Nox) de uma substância aumente enquanto o Nox da outra diminui. A ferrugem é um dos resultados de uma reação redox, na qual o ferro se oxida e forma o óxido de ferro (ferrugem), e o oxigênio do ar é reduzido. 
✿ hidrólise: quebra da estrutura do mineral pela ação dos íons H+ e OH- dissociados da água. Cresce com a temperatura e ácidos. Os ácidos ativos são: ácido carbônico, ácido sulfúrico, ácidos húmicos, etc.
3KAlSi3O8 + 12H2O + 2H+ → KAl3Si3O10 + 2K + 6H4SiO4 → 3(OH)4Al2Si2O5 + 2K+
ortoclásio → ilita → caulinita.
→ Os principais minerais formadores de rocha são os silicatos, que são formados por um ácido fraco (H4SiO4) e uma base forte (NaOH, KOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2).
→ Quando em contato com a água, os silicatos sofrem hidrólise, resultando em uma solução alcalina, pelo fato do (H4SiO4) estar praticamente indissociado e as bases muito dissociadas.
→ O íon H, resultado da ionização da água, entra nas estruturas dos minerais, deslocando os cátions alcalinos e alcalinos terrosos que são liberados para a solução. A estrutura mineral na interface sólido/solução de alteração acaba sendo rompida, liberando Si e Al na fase líquida. Esses elementos podem se recombinar, resultando em minerais neoformados (principalmente argilominerais).
→ A hidrólise pode ser total ou parcial. 
Hidrólise total → 100% da sílica e do potássio são eliminados. Isso ocorre em condições de alta pluviosidade e drenagens eficientes.
Exemplo: a hidrólise total do K-feldspato é o hidróxido de alumínio (gibbsita), insolúvel em pH naturais (alitização).
No caso da hidrólise total, pode ter permanência do Fe (ferralitização) ou do Al (alitização) ou de ambos. Assim, pode-se ter a formação de oxi-hidróxido de Al ou de Fe, denominados de ferralitização. 
Fe++ → goethita (ferratização)
Ferralitização → goethita + gibbsita 
Hidrólise parcial → condições menos eficientes de drenagens com eliminação parcial da sílica. 
O potássio pode ser totalmente eliminado → monossialitização com formação de argilominerais 1:1 
O potássio pode ficar parcialmente → bissialitização com formação de argilominerais 2:1
1 Si: 1 Al → monossialitização (caulinita) 1:1
2 Si: 1 Al → bissialitização (esmectita) 2:1
Resumo Hidrólise
1) Hidrólise Total 
→ Alitização: gibbsita
→ Ferralitização: goethita + gibbsita
→ Ferratização: goethita 
2) Hidrólise Parcial 
→ Monossialitização: caulinita
→ Bissialitização: esmectita 
Intemperismo Hidrolítico na Superfície da Terra
Hidrólise total → Alitização → Ferralitização ou Lateritização 
KAlSi3O8 + 8H2O → Al(OH)3 + 3H4SiO4 + K+ + OH- ↳ gibbsita 
100% de sílica e bases eliminadas
Hidrólise parcial → Sialitização → Lateritização 
✿ Na monossialitização 100% de bases eliminadas, 66% da sílica eliminada e Al imóvel
✿ Na bissialitização 87% de bases eliminadas, 46% de sílica eliminada e Al imóvel 
Lateritas → formações superficiais constituídas por oxi-hidróxidos de alumínio, de ferro e por caulinita 
Laterização → conjunto de processos responsáveis por essas associações minerais
Alitização → oxi-hidróxidos de alumínio e ferro
Acidólise → em ambientes mais frios, ácidos orgânicos diminuem o pH da água, ocorre complexação do Fe e do Al (pH < 5). Regiões de clima frio provocam a decomposição incompleta da matéria orgânica que forma ácidos orgânicos, fazendo o pH cair. Ferro e alumínio são complexados e, portanto, eliminados. Como resultado, não há formação de minerais (solubilização) por conta da acidólise total (pH < 3).
Intemperismo químico biológico → liberação de substâncias e aumento na acidez na água de infiltração levam a ação de microorganismos, plantas e tecidos animais e vegetais.