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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
Le Maitre (2002): baseado na quantidade de plagioclásio no total
de feldspato.
Granitóides
Entre 65 e 90% P no total P+A
Granodioritos
Le Maitre (2002): baseado na quantidade de plagioclásio no total
de feldspato.
Granitóides
Mais de 90% P no total P+A
Tonalitos
Le Maitre (2002): baseado na quantidade de plagioclásio no total
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
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
pH
Conteúdo total
de carbono
orgâico – TOC
(com um
analisador CS-
MAT 5500);
Propriedades do solo determinadas
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).
Propriedades do solo determinadas
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
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)
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.
Solos derivados de leucogranito
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.
Solos derivados de leucogranito
fração argila:
caolinita
ilita (picos
de 1.01nm)
AD = amostra seca a ar; GL = amostra saturada em tilenoglicol; HT = amostra
aquecida a 550◦C.
Solos derivados de leucogranito
fração argila:
caolinita
ilita
vermiculita
(indicada em
BC por picos
de 1.42-1.43
nm mudando
para 1.0 nm
após
aquecimento)
AD = amostra seca a ar; GL = amostra saturada em tilenoglicol; HT = amostra
aquecida a 550◦C.
Solos derivados de leucogranito
fração argila:
caolinita
ilita
vermiculita
Horizontes
superficiais vs
profundos:
linhas de
difração mais
fracas de ilita e
caolinita (picos
0.50 e 0.36nm)
AD = amostra seca a ar; GL = amostra saturada em tilenoglicol; HT = amostra
aquecida a 550◦C.
Solos derivados de granitos
fração argila
do solo
constituída
principalmente
de:
AD = amostra seca ao ar; GL = amostra saturada em tilenoglicol; HT = amostra
aquecida a 550◦C.
Solos derivados de granitos
fração argila:
ilita (picos
de 1.0-1.01nm)
AD = amostra seca ao ar; GL = amostra saturada em tilenoglicol; HT = amostra
aquecida a 550◦C.
Solos derivados de granitos
fração argila:
ilita
caolinita
(picos de 0.71-
0.72nm
desaparecendo
depois de
aquecimento)
AD = amostra seca ao ar; GL = amostra saturada em tilenoglicol; HT = amostra
aquecida a 550◦C.
Solos derivados de granitos
fração argila:
ilita
caolinita
<< vermiculita
(picos de 1.42-
1.45nm
mudando para
1.0 nm após
aqucimento)
AD = amostra seca ao ar; GL = amostra saturada em tilenoglicol; HT = amostra
aquecida a 550◦C.
Solos derivados de granitos
fração argila:
ilita
caolinita
vermiculita
Horizontes
superficiais vs
profundos:
Nenhuma
diferença
consireável.
AD = amostra seca ao ar; GL = amostra saturada em tilenoglicol; HT = amostra
aquecida a 550◦C.
Solos derivados de granodioritos
fração argila
do solo
constituída
principalmente
de:
AD = amostra seca ao ar; GL = amostra saturada em tilenoglicol; HT = amostra
aquecida a 550◦C.
Solos derivados de granodioritos
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.
AD = amostra seca ao ar; GL = amostra saturada em tilenoglicol; HT = amostra
aquecida a 550◦C.
Solos derivados de granodioritos
fração argila:
caolinita
ilita em
horizontes
superficiais com
picos de 1.0-
1.01nm.
AD = amostra seca ao ar; GL = amostra saturada em tilenoglicol; HT = amostra
aquecida a 550◦C.
Solos derivados de granodioritos
fração argila:
caolinita
ilita
vermiculita
em horizontes
profundos com
picos de 1.41-
1.42 nm
mudando para
1.0 após
aquecimento).
AD = amostra seca ao ar; GL = amostra saturada em tilenoglicol; HT = amostra
aquecida a 550◦C.
Solos derivados de granodioritos
fração argila:
caolinita
ilita
vermiculita
smectita
ocasionalmente
com picos de
1.41nm
mudando para
1.68 após
saturação com
de etilenoglicol
AD = amostra seca ao ar; GL = amostra saturada em tilenoglicol; HT = amostra
aquecida a 550◦C.
Solos derivados de tonalitos
fração argila
do solo
constituída
principalmente
de:
AD = amostra seca ao ar; GL = amostra saturada em tilenoglicol; HT = amostra
aquecida a 550◦C.
Solos derivados de tonalitos
fração argila:
vermiculita
(1.41-1.42nm
mudando para
1.0 após
aquecimento)
AD = amostra seca ao ar; GL = amostra saturada em tilenoglicol; HT = amostra
aquecida a 550◦C.
Solos derivados de tonalitos
fração argila:
vermiculita
clorita
(1.41-1.42 nm
mudando para
1.2nm após
aquecimento)
AD = amostra seca ao ar; GL = amostra saturada em tilenoglicol; HT = amostra
aquecida a 550◦C.
Solos derivados de tonalitos
fração argila:
vermiculita
clorita
caolinita
(0.71nm)
AD = amostra seca ao ar; GL = amostra saturada em tilenoglicol; HT = amostra
aquecida a 550◦C.
Solos derivados de tonalitos
fração argila:
vermiculita
clorita
caolinita
conteúdo
muito menor
de ilita
comparado
com os demais
pedons
AD = amostra seca ao ar; GL = amostra saturada em tilenoglicol; HT = amostra
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”
Discussão dos resultados
• > 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:
Discussão dos resultados
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.
.
Discussão dos resultados
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].
Questões?
Porque as diferenças nos granitóides não
influenciaram nas propriedades físico-químicas do
solo derivado?
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