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Mineralogical composition of the clay fraction of soils derived from

granitoids of the Sudetes and Fore-Sudetic Block, southwest Poland European Journal of Soil Science, October 2012.

Por Weber, J.; Tyszka, R.; Kocowicz, A.; Szadorski, J.; Debicka, M. & Jamroz, E.

F.C. Pifano, F.R. De Souza,

J. Taboada, T. Da Mata

Introdução

O intemperirmo tem papel fundamental na formação dos

solos. Entre os produtos finais do intemperismo encontram-se os

argilominerais.

Cuja composição depende principalmente da rocha parental e da

ação do intemperismo de minerais primários.

Bem como... saturação em água do solo

tempo de exposição variação dos processos/taxas

topografia condicionando um microclima

fatores climáticos afetam a lixiviação de sílica e álcalis

ação biológica retenção de elementos no solo e taxa/tipo

de intemperismo

Introdução

Existe uma falta de artigos sobre a relação entre o

intemperismo de granitóides e a a amplitude dos solos e

composição dos argilominerais derivados.

Neste âmbito, é interessante propor uma análise de

argilominerais e propriedades de solos derivados de tonalitos,

granodioritos, granitos e leucogranitos, localizados em

condições climáticas, topográficas e biotas similares.

Objetivos do artigo

Determinar como a rocha parental (granitóides)

influencia no material do solo através da análise

das propriedades físico-químicas, composição

química e mineralogia dos horizontes superiores do

solo, material intemperizado e rocha plutônica

sólida.

Coleta de amostras de perfis de solos nos Sudetos e

bloco ante-sudético, sudoeste da Polônia

Materiais e Métodos

Materiais e Métodos: condições locais

Temperatura

média anual:

7-8 C

Pluviosidade

média anual:

600 nm

(a neve cobre

a área por 70

dias no ano)

Precipitação > Evaporação:

promove o lixiviamento de

componentes alcalinos para horizontes

mais profundos, reduzindo o pH do

solo e a saturação em bases.

Relembrando... granitóides

Rochas plutônicas ácidas

Composições mineralógicas

diferentes que refletem

mudanças graudais no

conteúdo de plagioclásio e

alcali-feldspato

Le Maitre

(2002)

Granitóides

Menos de 10% P do total P+A

Leucogranitos (álcali-feldspato granito)

Le Maitre (2002): baseado na quantidade de plagioclásio no total

de feldspato.

Granitóides

Entre 10 e 65% P no total P+A

Granitos Sienogranito e monogranito


de feldspato.

Granitóides

Entre 65 e 90% P no total P+A

Granodioritos


de feldspato.

Granitóides

Mais de 90% P no total P+A

Tonalitos


de feldspato.

Materiais e Métodos: geomorfologia

Solos sujeitos à glaciação pleistocênica

(Período glacial Riss – 352k anos a 130k anos)

Últimos 130k anos:

denudação sob condições úmidas temperadas

formação de colinas sobre rochas ígneas, cobertas por uma

fina camada de solo sujeita a pedogênese.

Modificado de Emig & Geistdörfer, 2008

http://paleopolis.rediris.es/benthos/PAL_HIST/pleistoen.html





Materiais e Métodos: procedimento

Os pedons foram coletados no topo de pequenas colinas desenvolvidas em granitóides.

Área relativamente pequena (300 km)

limita a influência de outros fatores formadores de solo.

Pequena amplitude altimétrica (182-433 m)

permite assumir que os efeitos de varições climáticas são mínimos.

Vegetados por grama

2 locais de amostragem para solos derivados de um tipo de granitóide.

Amostras coletados do:

• Horizonte superficial A.

• Parte mais profunda intemperizada perto ao leito rochoso (C ou B).

• Material terroso existente em rachaduras de rochas sólidas (BR ou CR).

• Amostras da rocha parental (R).

Propriedades do solo determinadas

Textura –

tamanho das

partículas (por um

método hidrométrico);


Textura

pH em 1 M KCl ;


Textura

pH

Conteúdo total

de carbono

orgâico – TOC

(com um

analisador CS-

MAT 5500);


Textura

pH

TOC

Acidez trocável –

EA (medido em

uma solução não-

tampão de 1 M

de KCl);

Saturação em

base – BS

(calculados por

acidez e cátions

base trocáveis).


Textura

pH

TOC

EA e BS

Cátions base

trocáveis – EB

(extraídos com 1

M NH4Ac – K,Na

e Ca por AES e

Mg por ASS);

Capacidade de

troca efetiva de

cátions – CEC.

Análise petrográfica microscópica

25 lâminas – 6 leucogranitos; 4 granitos; 10 granodioritos; 5 tonalitos.

Análise modal por imagens digitalizadas em seções mais intemperizadas foram feitas aproximações baseadas na

forma, cor, textura, etc...

A fração argilosa do solo (<2µm) foi analisada com difratômetro de raio X.

e tratada com 30% H2O2 para remover matéria orgânica

A composição química foi analisada com espectrômetro XRF (EPSILON 5).

A quantidade total de elemntos foi convertida para massa sólida, permitindo a elminação da matéria orgânica dos cálculos.

Resultados

Resultados

Características dos solos:

o Rasos (até 65 cm de

profundidade);

o Argila 1-10% (> em

horizontes mais profundos)

o Textura areia margosa,

marga arenosa ou marga

síltica

o Grande conteúdo de

partículas esqueletais (>2mm)

Os solos investigados foram

classificados como Regossolo

Háplico e Regossolo

Câmbico (FAO, 2006).

Modificado de: World reference base for soil resource 2006. A framework for

international classification, correlation and communication. FAO.

Resultados

Alto TOC (conteúdo orgânico de carbono).

Típico de solos formados em rochas sólidas sob as condições climáticas dos Sudetos e do bloco Ante-Sudético.

pH entre 3.3-4.6 não foi relacionado à rocha parental

Ausência de relações claras entre reação do solo e profundidade

Salvo pequeno aumento no pH de horizontes superficiais para rocha parental foi observado 5/8 pedons.

Nenhuma relação clara entre cátions base trocáveis, saturação em base e a rocha parental.

Composição Química Total

63-70% SiO2

14-16% Al2O3

3.3-5.2% Fe2O3

0.7-4.2% CaO

1.3-2.6% MgO

75-77% SiO2

12-13% Al2O3

0.07-0.9% Fe2O3

0.06-0.7% CaO

0.01-0.2% MgO

Granodioritos e tonalitos Leucogranitos e granitos

<

>

>

>

>

Composição Química Total

Conteúdos maiores de SiO2, Al2O3 e Fe2O3 no

material coletado do solo do que em rochas;

Maior conteúdo de CaO apenas em solos

derivados de leucogranitos e granitos;

Conteúdos maiores de Na e K em rochas (variam de

0.93-3.8% K2O e 2.38-4.67% Na2O)

Difratogramas de horizontes A e BC de diferentes pedons

Composição mineral das frações <2µm

Solos derivados de leucogranito

fração argila

do solo

constituída

principalmente

de:

AD = amostra seca ao ar; GL = amostra saturada em tilenoglicol; HT = amostra

aquecida a 550◦C.


fração argila:

caolinita

(picos de 0.72

nm

desaparecendo

depois de

aquecimento)

AD = amostra seca a ar; GL = amostra saturada em tilenoglicol; HT = amostra

aquecida a 550◦C.


fração argila:

caolinita

ilita (picos

de 1.01nm)


aquecida a 550◦C.


fração argila:

caolinita

ilita

vermiculita

(indicada em

BC por picos

de 1.42-1.43

nm mudando

para 1.0 nm

após

aquecimento)


aquecida a 550◦C.


fração argila:

caolinita

ilita

vermiculita

Horizontes

superficiais vs

profundos:

linhas de

difração mais

fracas de ilita e

caolinita (picos

0.50 e 0.36nm)


aquecida a 550◦C.

Solos derivados de granitos

fração argila

do solo

constituída

principalmente

de:


aquecida a 550◦C.


fração argila:

ilita (picos

de 1.0-1.01nm)


aquecida a 550◦C.


fração argila:

ilita

caolinita

(picos de 0.71-

0.72nm

desaparecendo

depois de

aquecimento)


aquecida a 550◦C.


fração argila:

ilita

caolinita

<< vermiculita

(picos de 1.42-

1.45nm

mudando para

1.0 nm após

aqucimento)


aquecida a 550◦C.


fração argila:

ilita

caolinita

vermiculita

Horizontes

superficiais vs

profundos:

Nenhuma

diferença

consireável.


aquecida a 550◦C.

Solos derivados de granodioritos

fração argila

do solo

constituída

principalmente

de:


aquecida a 550◦C.


fração argila:

caolinita

Horizonte

superficial:

picos de 1.40-

1.41nm

mudando para

1.0nm após

aquecimento.

Horizonte

profundos: picos

de 0.72 e 0.36

nm.


aquecida a 550◦C.


fração argila:

caolinita

ilita em

horizontes

superficiais com

picos de 1.0-

1.01nm.


aquecida a 550◦C.


fração argila:

caolinita

ilita

vermiculita

em horizontes

profundos com

picos de 1.41-

1.42 nm

mudando para

1.0 após

aquecimento).


aquecida a 550◦C.


fração argila:

caolinita

ilita

vermiculita

smectita

ocasionalmente

com picos de

1.41nm

mudando para

1.68 após

saturação com

de etilenoglicol


aquecida a 550◦C.

Solos derivados de tonalitos

fração argila

do solo

constituída

principalmente

de:


aquecida a 550◦C.


fração argila:

vermiculita

(1.41-1.42nm

mudando para

1.0 após

aquecimento)


aquecida a 550◦C.


fração argila:

vermiculita

clorita

(1.41-1.42 nm

mudando para

1.2nm após

aquecimento)


aquecida a 550◦C.


fração argila:

vermiculita

clorita

caolinita

(0.71nm)


aquecida a 550◦C.


fração argila:

vermiculita

clorita

caolinita

conteúdo

muito menor

de ilita

comparado

com os demais

pedons


aquecida a 550◦C.

Discussão dos resultados

• Os perfis de tonalitos não indicaram maiores profundidades que os perfis de

leucogranitos.

Explicado pela posição geomorfológica mais elevada.

Contém Ca-Feldspato > álcali-feldspatos

“intemperiza mais rápido”

• Os perfis investigados nas partes superiores das colinas não excederam 65 cm.

Nestes locais, minerais mais rapidamente intemperizáveis contribuem para

uma denudação mais rápida e a espessura de solos desenvolvidos de rochas

diferentes sob condições similares pode ser similar.

“mais vulneráveis à denudação”


• > SiO2 e K2O

• < Al2O3, Fe2O3, CaO e MgO

Leucogranitos e Granitos

• > Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, Na2O

• > P2O5

Granodiorito e Tonalito

Consequência da pequena quantidade de mica

e falta de minerais máficos.

Indicam maiores conteúdo de plagioclásio,

biottita, apatita, hornblenda e matéria

orgânica (P).

dominados por outros fatores, tais como fatores climáticos

e matéria orgânica.

As diferenças químicas e mineralógicas dos granitóides não afetam propriedades

como pH, conteúdo total de cátion báse ou saturação em base.

Solos derivados de:


Fração argila

Leucogranitos , Granitos

e Granodioritos

Tonalitos

Dominada por ilita Dominada por

vermiculita

Distinguídos dos outros granitóides

pelo grande conteúdo de biotita

(5-10%) – prinicpal mineral

formador de vermiculita durante o

intemperismo.

(mais intensa na presença

de Mg-biotita

e cátions base trocáveis)

• Vermiculita só foi observada em partes mais

profundas dos pedons.

• Horizontes superiores representam um estágio

mais avançado de intemperismo e, neste caso são

dominados por Iilita.

indica a transição de vermiculita para ilita.

.


Em geral, ilita é transformada em

vermiculita...

Mudanças na mineralogia da fração argila são mais expressivas no horizontes A...

• Condições de boa drenagem favorecem a formação de ilita e caolinita.

• Condições mais úmidas promovem a formação de vermiculita e ilita.

• Matéria orgânica favorecem a formação de vermiculita.

... Entretanto, a vermiculita pode formar ilita quando ocorre

suficiente de íons K+ em solução, causando mudanças na

ocupação intercamadas.

Uma quantidade maior de caolinita em horizontes superficiais

se deve a esta ser produto do último estágio do intemperismo

de aluminossilicatos, especialmente K-feldspatos.

Conclusões

Menores conteúdos de Fe, Ca e Mg no material

derivado de leucogranitos e granitos do que aquele

derivado de granodioritos e tonalitos.

O que era esperado devido à composição química original destes.

Segundo os autores, diferenças na composição

química do material intemperizado analisado não

influenciaram nas propriedades físico-químicas do

solo.

Conclusões

Entretanto, diferenças na composição resultam na variação da composição mineralógica da fração argila: diferentes quantidades de ilita, caolinita e vermiculita presentes em todos os perfis do solo examinados.

Presença de vermiculita em horizontes mais profundosde e sua queda significativa ou ausência em horiontes superficiais

sugere processos de transformação da vermiculita em ilita, ao longo do tempo, sob condições de clima temperado da Baixa Silésia, sudoeste da Polônia.

Fração Argila

Leucogranitos , Granitos e

Granodioritos

Tonalitos

Dominada por ilita Dominada por vermiculita

Bibliografia

Weber, J.; Tyszka, R.; Kocowicz, A.; Szadorski, J.; Debicka, M. & Jamroz, E. (2012). Mineralogical composition of the clay fraction of soils derived from granitoids of the Sudetes and Fore-Sudetic Block, southwest Poland. European Journal of Soil Science. 63 (1), 762-772.

Food And Agriculture Organization Of The United Nations - FAO. (2006). World reference base for soil resources 2006. A framework for international classification, correlation and communication. World Soil Resources Reports. 103 (1), 92; 103; 108.

Bibliografia: imagens

Weber, J.; Tyszka, R.; Kocowicz, A.; Szadorski, J.; Debicka, M. & Jamroz, E. (2012). Mineralogical composition of the clay fraction of soils derived from granitoids of the Sudetes and Fore-Sudetic Block, southwest Poland. European Journal of Soil Science. 63 (1), 762-772.

Food And Agriculture Organization Of The United Nations - FAO. (2006). World reference base for soil resources 2006. A framework for international classification, correlation and communication. World Soil Resources Reports. 103 (1), 92; 103; 108.

Bibliografia

Day 1 at Bingie Bingie Point. 2014. Day 1 at Bingie Bingie Point. [ONLINE] Available at:http://www.geosci.usyd.edu.au/users/prey/FieldTrips/SouthCoastExcu01/DayOne.html. [Accessed 28 January 2014].

Granite - Wikipedia, the free encyclopedia. 2014. Granite - Wikipedia, the free encyclopedia. [ONLINE] Available at: http://en.wikipedia.org/wiki/Granite. [Accessed 28 January 2014].

Les Granodiorites de la Sierra Nevada. 2014. Les Granodiorites de la Sierra Nevada. [ONLINE] Available at:http://christian.nicollet.free.fr/page/enseignement/LicenceSN/SNevada.html. [Accessed 28 January 2014].

Grapesa : Catálogo. 2014. Grapesa : Catálogo. [ONLINE] Available at:http://www.grapesa.com/es/catalogo.php?id=9. [Accessed 28 January 2014].

http://www.geosci.usyd.edu.au/users/prey/FieldTrips/SouthCoastExcu01/DayOne.html








http://en.wikipedia.org/wiki/Granite

http://christian.nicollet.free.fr/page/enseignement/LicenceSN/SNevada.html










http://www.grapesa.com/es/catalogo.php?id=9








Questões?

“Maior conteúdo de CaO apenas em solos

derivados de leucogranitos e granitos;”

????

Questões?

Porque as diferenças nos granitóides não

influenciaram nas propriedades físico-químicas do

solo derivado?

Questões?