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  • Notas de Aula de PEDOLOGIA

    Professora Sonia Zanello Pgina 37

    3. MINERALOGIA DO SOLO

    Principais minerais primrios no solo:

    Quartzo

    Feldspato-K (ortoclsio)

    Mica biotita

    Mica muscovita

    Principais minerais secundrios no solo:

    Aluminossilicatados: caulinita; vermiculita, montmorilonita, VHE, clorita

    xidos e hidrxidos: hematita, goethita, gibbsita

    Unidades cristalogrficas bsicas:

    Tetraedros e octaedros

    Tcnicas para identificao

    Difrao de raios X

    Anlise termo-diferencial (ATD)

    Microscopia eletrnica

    Mtodos qumicos Por que a mica moscovita mais resistente ao intemperismo que a mica biotita? (Minerais Dioctaedrais e Minerais Trioctaedrais)

    Mica Muscovita

    K2 (Si6Al2) (Al)4 O20 (OH)4

    Mica Biotita

    K2 (Si6Al2) (Fe, Mg)6 O20 (OH)4

    Poro hexagonal: 1,68 e o raio inico do K = 1,33

    3.1 GNESE DOS MINERAIS SECUNDRIOS NO SOLO (intemperismo)

    Os minerais secundrios so diretamente formados na pedosfera, por:

    Transformao composio qumica modificada, mas a estrutura preservada.

    Neoformao formados a partir dos produtos da alterao dos silicatos.

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    3.1.1 Gnese dos Minerais Secundrios por Transformao

    Mica Muscovita

    K2 (Si6Al2) Al4 O20 (OH)4

    CE: 240 cmolc.kg-

    CTC: 20 40 cmolc.kg-

    ASE: 60 m2.g-

    d= 10

    K+ Al3+

    K+

    Al3+

    d= 10

    Vermiculita

    K(Si7Al) Al4 O20 (OH)4

    CE: 120 160 comolc.kg-

    CTC =CE

    ASE = 750 m2. g-

    Mineral 20 expansivo

    Tipo 2:1

    d= 10 a 14 d= 10 a 19

    Montmorilonita

    M0,67 (Si8) (Al3,33 Mg0,67) O20(OH)4

    CE: 80 120 comolc.kg-

    CTC = CE

    ASE: 800 m2 g-

    Mineral 20 expansivo

    Tipo 2:1

    Muito Mg2+ na zona de intemperismo. Lenta remoo de bases drenagem dificultada ou impedida.

    H+ H+

    H+

    H+

    K+

    Al3+

    K+

    Al3+

    Ca2+

    Mg2+ Si4+

    Ilita

    K1,5(Si6,5 Al1,5) Al4 O20 (OH)4

    CE: 200 comolc.kg-

    CTC: 15 -40 comolc.kg-

    ASE: 100 -200 m2.g-

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    EXPECTATIVA DE COMPORTAMENTO DOS MINERAIS FILOSSILICATADOS EM RELAO A SUA DISTNCIA d(001), AO SEREM SUBETIDOS AOS TRATAMENTOS COM Mg, K, Mg COM ETILENO GLICOL E AQUECIMENTO A 500 0C

    Mineral Mg K Mg COM ETILENO GLICOL 550 0C

    Caulinita 7,2 7,2 7,2 7,2

    Vermiculita 14 10 14 16 10

    Montmorilonita 16 12 -14 16 -18 10

    VHE 14 14 14 10 11

    Clorita 14 14 14 14

    Observaes importantes:

    O intemperismo das micas se d basicamente de duas formas:

    d = 7

    Caulinita

    Al2Si2O5(OH)4

    CE = 0

    CTC = 3 15 cmolc kg-

    ASE = 10 20 m2 g-

    pH < 5,0

    Rpida remoo de bases

    Drenagem excelente

    Gibbsita

    - Al(OH)3

    Mineral no silicatado da frao argila

    Drenagem excelente

    Clima quente e mido

    H+

    Si4+

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    1. Intemperismo preferencial dos potssios entre camadas, que ocorre principalmente em

    partculas menores dos minerais. Como resultado tem-se a desagregao contnua das lminas

    formando-se pedaos de micas e minerais secundrios.

    2. Intemperismo das bordas dos cristais que acontece aonde a partir das mesmas e vo avanando

    pela estrutura, culminando na transformao total da estrutura miccea em minerais secundrios.

    As micas, em geral, so intemperizadas devido aos seguintes fatores:

    1. ons H+so incorporados aos oxignios apicais formando hidroxilas. Os H+ ento

    tendem a exercer efeitos repulsivos sobre os K entre camadas, desestruturando os

    minerais;

    2. Oxidao do Fe2+ a Fe3+ o que diminui a carga negativa da estrutura das micas,

    aumentando seu carter eletropositivo que atua no sentido de repulsar o K entre

    camadas.

    3. Destruio dos tetraedros com Al como substituio isomrfica do Si. Isso faz com

    que a diminuio da taxa de tetraedros de Al em relao os de Si provoque uma

    queda na carga lquida negativa do mineral, aumentando seu carter eletropositivo,

    repelindo, portanto o K entre camadas.

    Outro ponto importante que afeta o intemperismo das micas a natureza do mineral em

    transformao. As duas principais micas so a muscovita e a biotita e elas so bastante diferentes.

    Muscovita uma mica dioctaedral que apresenta o K entre as camadas 2:1.

    A hidroxila que est diretamente sobre o poro ditrigonal na estrutura da muscovita incide

    diretamente sobre o K da estrutura. Como H e K tm carga positiva, eles tendem a se repelir. O

    efeito dessa repulso o deslocamento do on H em direo ao stio octadrico vazio da estrutura

    da mica dioctaedral.

    No caso da biotita, que uma mica trioctaedral, todas as posies esto preenchidas e vai

    existir um Mg ou Fe na posio antes vaga. O resultado disso que o H no conseguir se

    direcionar em direo ao poro e incidir diretamente sobre K entre as camadas, desestabilizando a

    ligao do K entre camadas. A implicao prtica disso que a biotita perde bem mais facilmente

    o K comparado com a muscovita.

    Outro aspecto importante a se salientar que existe uma diferena marcante na

    coordenao do K nessas duas micas. Na muscovita, mica dioctaedral, existe maior distoro do

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    poro ditrigonal e o K apresentar nmero de coordenao aproximadamente 6. Na biotita, por ser

    uma mica trioctaedral e com menor distoro do poro ditigonal, o nmero de coordenao do K

    ser possivelmente maior. Portanto, a magnitude das foras que atraem o K na muscovita ser

    maior que na biotita.

    Em termos mais simples as condies propcias para intemperizao da muscovita vo ser

    aquelas tpicas de um solo cido. Todas as fontes de K tm que ser exauridas, ento, no se espera

    que a muscovita comece a se intemperizar significativamente at que se tenha um solo bem cido.

    Portanto, o que torna a biotita mais facilmente intemperizvel do que a muscovita ,

    principalmente, a uma das seguintes situaes:

    1. O on H+ das oxidrilas apicais incide diretamente sobre o K+ entre lminas, uma vez

    que no existem stios octaedros vazios na estrutura da mica como ocorre na

    muscovita. Em sntese o preenchimento total dos stios octaedros faz com que a

    carga positiva presente nesses stios reflitam sobre o H+, que por sua vez

    permanece incidindo diretamente sobre o K+, o que causa instabilidade da

    estrutura mineral. Nas muscovitas os stios octadricos vazios permitem que o H+

    se desloque em sua direo devido repulso exercida pela carga positiva do K+.

    2. O Fe2+ pode ser oxidado a Fe3+ nas biotitas, reduzindo, portanto a quantidade de

    cargas negativas reduzida culminando na instabilidade do K+ entre camadas e

    favorecendo o intemperismo;

    3. Parece que o nmero de coordenao do K no caso das biotitas maior do que o

    das muscovitas o que tambm causa instabilidade dos K entre camadas.

    Por essas razes as biotitas apresentam velocidade de perda do K entre camadas de 10 a

    100 vezes mais rpido do que a muscovita, o que responsvel pela rara presena das micas

    escuras em solos muito intemperizados.

    Como regra geral as micas so em um primeiro estgio transformadas em vermiculitas

    (micas hidratadas, argilominerais com expansibilidade limitada), depois a esmectitas

    (argilominerais 2:1 expansveis com frmula Na0,67 Si8 (Al3,33Mg0,67) O20 (OH)4), a caulinita e

    posteriormente a gibbsita. Em condies de clima tropical, onde o intemperismo intenso,

    vermiculitas e esmectitas praticamente no so encontradas, o que pode indicar o j cumprimento

    de todas as etapas de transformao da mica ou a transformao direta de mica ou vermiculita a

    caulinita ou gibbsita.

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    Poliedros de coordenao (tetraedro e octaedro)

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    A ilita o mineral argiloso mais abundante nos xistos argilosos e nos argilitos, e ocorrem

    em outras rochas sedimentares, incluindo o calcrio. Pode formar-se pela alterao dos silicatos,

    particularmente do feldspato, pela modificao diagentica de outras argilas, pela degradao da

    moscovita ou ainda pela recristalizao de sedimentos coloidais.

    As montmorilonitas podem decompor-se nas variedades sdicas e clcicas. As primeiras

    so designadas por bentonitas expansivas, as segundas por bentonitas no expansivas. Tm

    grande CTC. As partculas so lamelares, mas tendem a apresentar formas alongadas se a

    substituio for intensa.

    Portanto a formao de argilominerais a partir do intemperismo das micas dada por:

    Exemplos de reaes de intemperismo da muscovita so:

    Muscovita Gibbsita

    KAl3Si3O10(OH)2 + H+ + 9H2O 3Al(OH)3(s) + 3H4SiO40 + K

    +

    Muscovita Caulinita

    2KAl3Si3O10(OH)2 + 2H+ + 3H2O 3Al2Si2O5(OH)4 + 2K

    +

    Uma das reaes de intemperismo da biotita descrita a seguir. A biotita sofre reaes de

    hidrlise e de oxidao. As reaes de hidrlise so responsveis pela perda de slica da estr