MINERAIS DO SOLO

1. Introdução

Os Minerais são as unidades constituintes das rochas são definidos como sendo sólidos homogêneos e naturais.

 Cada mineral se caracteriza por apresentar quantidades definidas e proporcionais de certos elementos químicos.

 Estes elementos, por sua vez, se arranjam no espaço de maneira organizada e regular, que se constitui no chamado arranjo cristalino.

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• Os minerais podem ter o aspecto de uma forma geométrica definida (prisma, fibra, agulha, placa, cubo, paralelepípedo, tetraedro, octaedro, etc.), ou mesmo aspectos irregulares: alongados, achatados ou eqüidimensionais.

• A composição mineralógica dos solos é determinada principalmente por:
• - tipo de rocha de origem;
• - intensidade do intemperismo;
• - duração do intemperismo.

2. Classificação Química dos minerais

O conjunto dos minerais é subdividido de acordo com sua composição química em classes químicas caracterizadas pela presença de um determinado elemento ou grupo iônico particular.

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2.1. Elementos nativos

 São minerais onde os elementos ocorrem sob forma não combinada. São elementos nativos tais como: ouro (Au), diamente , grafita e enxofre (S).

2.2. Sulfetos

• Minerais que resultam da combinação de elementos metálicos com o enxofre.

Ex: galena (PbS); pirita (FeS₂).

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2.3. Óxidos

• Minerais que contém um ou mais elementos metálicos em combinação com o oxigênio. Hidróxidos são aqueles óxidos que contém água ou hidroxilas (OH) em sua composição.

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Ex: hematita (Fe₂O₃); pirolusita (MnO₂); magnetita ( Fe₂O₃ ); goethita (FeO(OH)); gibsita ( Al(OH)₃ ), cassiterita ( SnO₂ );

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2.4. Carbonatos

• Minerais cujas fórmulas incluem o grupo iônico CO₃ (carbonato).
• Ex: calcita (CaCO₃ ) dolomita ( Ca,Mg CaCO₃)₂) , magnesita (MgCaCO₃ )

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2.5. Fosfatos

 Minerais cujas fórmulas contém o grupo iônico PO₄ (fosfato).

Ex: Apatita (Ca₅ (PO₄) (OH, F, Cl))

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2.6. Silicatos

 São minerais cuja composição química incluem obrigatoriamente Si e O, em combinação com outros elementos químicos. Esta classe contém cerca de 95% dos minerais petrográficos (formadores de rochas)

MINERAIS PETROGRÁFICOS

• São os minerais que contribuem efetivamente para a formação das rochas

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MINERAIS PRIMÁRIOS

- São os minerais bastante instáveis em condições ambientais.

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- Facilmente intemperizáveis

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- Predominam principalmente nas frações de areia e de silte

MINERAIS PRIMÁRIOS

1- Plagioclásio [CaAl₂Si₂O₈ e NaAlSi₃O₈ ]

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2- Piroxênio [ (Mg, Fe)₂Si2O₆ e CaMgSi₂O₆ ]

3- Olivina (Mg, Fe)₂SiO₄

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4- Biotita [K(Mg, Fe)₃(AlSi₃O₁₀)(OH)₂ ],

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5- Muscovita [KAl₂(AlSi₃O₁₀)(OH)₂

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6- Anfibólios [Ca₂Na(Mg, Fe)(Si, Al)₄O₁₁(OH)₂ ]

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MINERAIS SECUNDÁRIOS

São formados pela desintegração e alteração dos minerais primários por meio do intemperismo

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 São minerais de tamanho menor e mais ajustados às novas condições de equilíbrio

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 Constituem a fração mais fina do solo (argila) e são encontrados sob a forma de argilominerais e óxidos de Fe e Al.

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a) Argilominerais

Minerais de argila silicatados formados pela justaposição ou condensação de dois tipos de lâminas

Lâminas de tetraedros de Si simbolizada por:

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Lâminas de octaedros de Al e Mg simbolizada por:

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De acordo com os arranjos dessas lâminas no sentido de formar unidades cristalográficas são distinguidos os seguintes grupos:

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 Grupo de minerais 1:1 (Caulinita)

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Formado pelo empilhamento de uma lâmina de tetraedros de Si e uma lâmina de octaedros de Al

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 São unidades seguras por pontes de H⁺ entre o “O” do tetraedro e oxidrilas da camada octaédricas

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 As pontes de H promovem uma forte ligação entre as unidades 1:1

Características da Caulinita:

 Fórmula: Al₂Si₂O₅ (OH)₄

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 Superfície específica baixa: 10 -20 m² g^-1

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 Capacidade de troca de Cátions: 3 –10meq / 100g

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Baixa capacidade de expansão e contração

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Baixa plasticidade e pegajosidade

Grupo de minerais 2:1( Montmorilonita)

Formado pelo empilhamento de duas lâminas tetraédricas fazendo sanduiche com uma lâmina octaedrica.

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 Existem ligações iônicas do “O” apical ligado ao Si dos tetraedros com o Al dos octaedros.

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 Na camada octaédrica o Mg²⁺ substitui o Al^3-

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 A ligação entre cátions é mais fraca e isto permite que as camadas se expandam pela penetração da água e outras substâncias.

Características da Montmorilonita:

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Fórmula: Si₂ Al _33,33 Mg _0,67O₂₀ (OH)₄

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 Superfície específica: 600 – 800 m² g^-1

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 CTC: 80 – 120 meq / 100g

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 Alta capacidade de expansão e contração (provoca muitas rachaduras quando seco)

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 Alta plasticidade e pegajosidade

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b) Óxidos de Fe e Al - Óxidos (O); hidróxidos (OH) e oxihidróxidos (O,OH)

 Óxidos de Ferro

Formados pela liberação de Fe por meio de reações hidrolíticas e oxidativas.

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Fe₂SiO₄ + ½ O₂ + 3 H₂O  2FeOOH + H₄SiO₄

(Faialita) (Goethita)

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• Outros óxidos de Fe: hematita, maghemita, ferridrita

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 Relação Fe total / Fe óxidos

 Fe total > Fe óxidos - Solos jovens

 Fe total ~ Fe óxidos - Solos mais velhos

Óxidos de Fe como indicadores pedogenéticos

 Hematita

- Esse óxido origina a coloração vermelha aos solos mesmo em baixas concentrações

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- Se formam normalmente em posições mais elevadas na paisagem, em solos derivados de rochas ricas em minerais ferromagnesiano e em regiões quentes.

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 Goethita

- É responsável pelas cores amarelas e bruno-amareladas

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- Ocorre em quase todos os tipos de solos e condições climáticas

Os óxidos de Fe melhoram a estrutura dos solos formando agregados pequenos e extremamente estáveis (pó de café) que favorecem a infiltração de água, muito comuns em latossolos.

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 Os óxidos de Fe devido sua natureza química podem absorver:

 cátions: nutrientes (K⁺, Ca⁺⁺, Mg⁺⁺) e metais pesados (Cr, Cu, Ni, Pb, Zn)

 ânions: fosfatos (PO₄^-)

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 A maioria dos solos brasileiros tem tendência a um enriquecimento residual com óxidos de Fe

 Óxidos de Alumínio

 Predominam em solos que já perderam, por lixiviação, todos os seus constituintes.

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 Está entre os últimos minerais na escala do intemperismo e, portanto, presentes em solos mais velhos do planeta

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 O principal óxido de Al é a gibsita constituido de Alumínio (Al) e hidroxila (OH) cuja fórmula é a seguinte: Al (OH)₃

Relação importante para se avaliar o grau de intemperismo do solo.

Relação molecular SiO₂ / Al₂O₃ – Relação Ki

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 Quanto menor o valor desse índice apresentado pelo solo mais adiantado o estágio de intemperização dos constituintes minerais

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 O valor 2,0 equivale a composição da caulinita, enquanto que 2,2 representa o limite superior reconhecido para os Latossolos .

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 Os elevados valores de Ki (acima de 3,0) em todos horizontes no dá uma idéia clara do baixo grau de intemperização do solo (provável presença de montmorilonita).

Solo A: de acordo com os resultados das análises abaixo calcule o Ki

Solo B: de acordo com os resultados das análises abaixo calcule o Ki

Características mineralógicas:

Solo A:

• Presença de minerais primários como Feldspato (fonte de K e Ca); horblenda (fonte de micronutrientes), biotita e muscovita

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Solo B:

Predomínio de minerais secundários, sobretudo, a caulinita

Quartzo hexagonal

Quartzo redondo