Seminário de Pedologia

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

Granitóides
Entre 65 e 90% P no total P+A
Granodioritos

Granitóides
Mais de 90% P no total P+A
Tonalitos

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 – 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
Características dos solos:
oRasos (até 65 cm de profundidade);
oArgila 1-10% (> em horizontes mais profundos)
oTextura areia margosa, marga arenosa ou marga síltica
oGrande 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)

fração argila:
 caolinita
 ilita
 vermiculita (indicada em BC por picos de 1.42-1.43 nm mudando para 1.0 nm após aquecimento)

fração argila:
 caolinita
 ilita
 vermiculita
Horizontes superficiais vs profundos: linhas de difração mais fracas de ilita e caolinita (picos 0.50 e 0.36nm)

Solos derivados de granitos

fração argila:
 ilita (picos de 1.0-1.01nm)

fração argila:
 ilita
 caolinita (picos de 0.71- 0.72nm desaparecendo depois de aquecimento)

fração argila:
 ilita
 caolinita
<< vermiculita (picos de 1.42- 1.45nm mudando para 1.0 nm após aqucimento)

fração argila:
 ilita
 caolinita
 vermiculita
Horizontes superficiais vs profundos:
Nenhuma diferença consireável.

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.

fração argila:
 caolinita
 ilita em horizontes superficiais com picos de 1.0- 1.01nm.

fração argila:
 caolinita
 ilita
 vermiculita em horizontes profundos com picos de 1.41- 1.42 nm mudando para 1.0 após aquecimento).

fração argila:
 caolinita
 ilita
 vermiculita
 smectita ocasionalmente com picos de 1.41nm mudando para 1.68 após saturação com de etilenoglicol

Solos derivados de tonalitos

fração argila:
 vermiculita (1.41-1.42nm mudando para 1.0 após aquecimento)

fração argila:
 vermiculita
 clorita (1.41-1.42 nm mudando para 1.2nm após aquecimento)

fração argila:
 vermiculita
 clorita
 caolinita (0.71nm)

fração argila:
 vermiculita
 clorita
 caolinita
conteúdo muito menor de ilita comparado com os demais pedons

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].

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?

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