08 aula intemperismo e seus processos

8/20/2019 08 Aula Intemperismo e Seus Processos

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INTEMPERISMO E SEUS PROCESSOS

Definições

Intemperismo é o conjunto de modificações de ordem física – desagregação -e química - decomposição - que as rochas sofrem ao aflorar na superfície daTerra. Isto ocorre como resultado da interação das rochas da crosta terrestrecom a atmosfera, hidrosfera e a biosfera. Os produtos do intemperismo, rochaalterada e solo, estão sujeitos a outros processos do ciclo supérgeno – erosão,transporte, sedimentação – os quais acabam levando à denudação continental,com o conseqüente aplainamento do relevo.

A pedogênese (formação do solo) ocorre quando as modificações causadas nas

rochas pelo intemperismo, além de serem químicas e mineralógicas, tornam-se, sobretudo estruturais, com importante reorganização e transferência dosminerais formadores do solo – principalmente argilominerais e oxi-hidróxidosde ferro e de alumínio – entre os níveis superiores do manto de alteração.

O intemperismo e a pedogênese levam à formação de um perfil de alteraçãoou perfil de solo. O perfil é estruturado verticalmente, a partir da rocha matrize é constituído da base para o topo de saprolito e solum. O solum compreendeos horizontes afetados pela pedogênese. O solo compreende o saprolito esolum.



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Tipos de Intemperismo

Intemperismo físico

São todos os processos que causam desagregação das rochas, com separaçãodos grãos minerais antes coesos e com sua fragmentação, transformando arocha inalterada em material descontínuo e friável.

Várias são as causas do intemperismo físico.

As variações de temperatura ao longo dos dias e noites e ao longo dasdiferentes estações do ano causam expansão e contração térmica nos materiaisrochosos, levando à fragmentação dos grãos minerais. A mudança cíclica deumidade em associação com a variação térmica também pode causar expansãoe contração (desertos).



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O congelamento da água (aumento de volume de cerca de 9%) nas fissuras dasrochas exerce pressão nas paredes, causando esforços que terminam poraumentar a rede de fraturas e fragmentar a rocha.

A cristalização de sais dissolvidos nas águas de infiltração tem o mesmo efeitodo congelamento. Com o passar do tempo, o crescimento desses minerais (e,ainda, expansão térmica ou absorção da umidade) também causam expansãodas fissuras. Este tipo de intemperismo é um dos principais problemas queafetam os monumentos.



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Quando as partes mais profundas dos corpos rochosos ascendem a níveiscrustais mais superficiais, ocorre alívio de pressão, e como conseqüência os

corpos rochosos expandem, causando a abertura de fraturas grosseiramente paralelas à superfície. São chamadas de juntas de alívio.



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Ocorre ainda o efeito do crescimento das raízes das árvores em fissuras nasrochas causam quebras das rochas.



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Todos esses processos aumentam a superfície específica exposta ao ar e água eabre caminho e facilita o intemperismo químico.

Intemperismo Químico

Quando as rochas afloram à superfície da Terra seus minerais entram emdesequilíbrio (ambiente de P e T mais baixo, riqueza em água e oxigênio) e,através de reações químicas, transformam-se em minerais mais estáveis nessenovo ambiente.

O principal agente do intemperismo químico é a água da chuva, que infiltra e percola as rochas. Essa água, rica em O2, em interação com o CO2 da



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atmosfera, adquire caráter ácido. Em contato com o solo é ainda maisacidificada - respiração das plantas pelas raízes e a oxidação da matériaorgânica enriquece o ambiente em CO2.

Equilíbrio da água e dióxido de carbono

Formação de ácido => CO2 + H2O H2CO3 (ácido carbônico)

Ionização do ácido carbônico => H2CO3 H+ + HCO3 ¯ (bicarbonato)

Ionização do bicarbonato => HCO3 ¯ H+ + CO3

¯ ¯

Fase solúvel - Os constituintes mais solúveis das rochas intemperizadas sãotransportados pelas águas que drenam o perfil de alteração.

Fase residual - Os materiais que permanecem no perfil de alteração tornam-se progressivamente mais enriquecidos nos constituintes menos solúveis.

Esses constituintes estão nos minerais primários residuais (resistiram à açãointempérica – mais comum quartzo) e nos

minerais secundários neoformados – oxi-hidróxidos de ferro e alumínio, eminerais secundários transformados – filossilicato primário (mica) alterado para filossilicato secundário (ilita)) para que formaram o perfil.

Reações do Intemperismo

As reações do intemperismo químico podem ser representadas pela seguinteequação genérica:

Mineral I + solução de alteraçãoMineral II + solução de lixiviação

Na maior parte dos ambientes da superfície da Terra, as águas percolantes têm pH entre 5 e 9, onde as principais reações de intemperismo são: hidratação,dissolução, hidrólise e oxidação.

Em outros ambientes o pH pode ser inferior a 5 e a reação de hidrólise dálugar à reação de acidólise.



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Hidratação

Ocorre pela atração entre os dipolos das moléculas de água e as cargaselétricas não neutralizadas das superfícies dos grãos.

As moléculas de água entram na estrutura mineral, modificando-a e formando, portanto, um novo mineral.

AnidritaGipso (gesso) => CaSO4 + 2H2O Ca SO4.2H2O

Dissolução

Alguns minerais estão sujeitos à dissolução, que consiste na solubilizaçãocompleta.

Calcita (calcário) CaCO3 Ca2+ + CO3 ¯ ¯

(Sal de cozinha) NaCl Na+ + Cl ¯



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Hidrólise

Os silicatos (97% em volume da crosta terrestre) podem se concebidos comosais de um ácido fraco (H4SiO4) e de bases fortes (NaOH, KOH, Ca(OH)2,Mg(OH)2). Quando em contato com a água, os silicatos sofrem hidrólise,resultando numa solução alcalina, pelo fato de o H4SiO4 estar praticamenteindissociado e as bases muito dissociadas (decomposto quimicamente).



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Os íons de H+, resultado da ionização da água, entram nas estruturas minerais,deslocando principalmente os cátions alcalinos (K + e Na+) e alcalinos terrosos(Ca2+ e Mg2+) que são liberados para a solução. A estrutura do mineral nainterface sólido/solução de alteração acaba sendo rompida, liberando Si e Alna fase líquida (exemplo alteração de feldspato potássico para caulinita).

Hidrólise total – 100% da sílica e do potássio são eliminados. O produto dahidrólise total do feldspato potássico é o hidróxido de alumínio (gibbsita),insolúvel na faixa de pH da hidrólise (5 a 9).

Além do alumínio, também o ferro permanece no perfil, já que esses doiselementos têm comportamento geoquímico muito semelhante no domíniohidrolítico. Ao processo de eliminação total da sílica e formação de oxi-hidróxidos de Al e de Fe dá-se o nome de Alitização ou ferratilização.

Genericamente dá-se o nome de lateritas às formações superficiaisconstituídas por oxi-hidróxidos de alumínio e de ferro e por caulinita. Aoconjunto de processos responsáveis por essas associações minerais,respectivamente, alitização e monossialitização, dá-se o nome de laterização.



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KAlSi3O8 (K-feldspato) + 8H2O Al(OH)3 (gibbsita) + 3H4SiO4 + K + + OH ¯

Hidrólise parcial - Em função de condições de drenagem menos eficiente,

parte da sílica permanece no perfil; o potássio pode ser total ou parcialmenteeliminado. Esses elementos reagem com o alumínio, formandoaluminossilicatos hidratados – argilominerais.

Sialitização – nome genérico ao processo de formação de silicatos dealumínio.Monossialitização, quando são originados argilominerais do tipo da caulinita(Si:Al é 1:1).Bissialitização quando são formados argilominerais do tipo esmectita (Si:Al é

2:1).

Em função do grau de eliminação do potássio, duas situações são possíveis:

100% do potássio é eliminado em solução. Forma-se a caulinita comeliminação de 66% da sílica e permanência de 100% do alumínio.

2 KAlSi3O8 + 11 H2O Si2Al2O5(OH)4 (caulinita) + 4 H4SiO4 + 2 K + + 2 OH-

Parte do potássio não é eliminada em solução. Forma-se a esmectita,com a eliminação de 87% do potássio, 46% da sílica e permanência de100% do alumínio.

2,3 KAlSi3O8 + 8,4 H2O Si3,7Al0,3O10Al2(OH)2K 0,3 (esmectita) + 3,2 H4SiO2 + 2K + + 2OH-

Acidólise

Na maior parte da superfície dos continentes, os processos intempéricos são denatureza hidrolítica. Em ambientes mais frios (decomposição parcial damatéria orgânica) formam-se ácidos orgânicos que diminuem bastante o pHdas águas. Nestes domínios o pH é menor do que 5.



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Acidólise total - Quando o pH é menor do que 3 todos elementos entram emsolução. As rochas praticamente geram solos constituídos apenas dos minerais primários mais insolúveis como quartzo – solos podzólicos.

KAlSi3O8 + 4 H+ + 4 H2O 3 H4SiO4 + Al3+ + K +

Acidólise parcial – Quando as soluções de ataque tem pH entre 3 e 5. Aremoção do alumínio é parcial, levando a individualização das esmectitasaluminosas.

9 KAlSi3O8 + 32 H+ 3 Si3,5Al0,5O10Al2(OH)2 (esmectita aluminosa) + 1,5 Al3+ + 9 K + + 6,5 H4SiO4

Oxidação

Alguns elementos podem estar presentes nos minerais em mais de um estadode oxidação (exemplo Fe pode ser ferroso ou +2 ou férrico +3). Liberado emsolução o Fe ferroso oxida-se para Fe férrico e precipita como um novomineral, a goethita (óxido de Fe hidratado).

2 FeSiO3 + 5 H2O + 1/2O2 2 FeOOH (goethita) + 2 H4SiO4

Por desidratação, a goethita, pode se transformar em hematita.

2 FeOOH Fe2O3 (hematita) + H2O



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Distribuição dos Processos de Alteração na Superfície da Terra

Em 14 % da superfície da Terra não há alteração química (T < 0 °C – pólos Ne S ou secura extrema – desertos) em 86% há alteração química. Estas últimassão dividas em zonas.

Zona da acidólise total (16%) – região friaZona da alitização (13,5%) - tropicalZona da monossialitização (18%) – tropical sub-úmidoZona de bissialitização (39%) – temperada e árida



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Fatores que Controlam a Alteração Intempérica

Os fatores que controlam a ação do intemperismo são material parental, clima,topografia, biosfera e tempo de exposição.

Material parental

A alteração intempérica das rochas depende da natureza dos mineraisconstituintes, de sua textura e estrutura. Alguns são mais suscetíveis queoutros à alteração.



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Clima

É o fator que, isoladamente, mais influencia no intemperismo. Os dois parâmetros climáticos mais importantes, precipitação e temperatura, regulam a

velocidade das reações químicas.

Quanto maior a disponibilidade de água (pluviosidade total) e mais freqüentefor sua renovação (distribuição das chuvas), mais completas serão as reaçõesquímicas do intemperismo.



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A temperatura desempenha um papel duplo, condicionando a ação da água. Acada 10 °C de aumento em T, a velocidade das reações químicas aumenta deduas a três vezes.



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Topografia

A topografia regula a velocidade do escoamento superficial das águas pluviaise, portanto, junto com a presença de vegetação, controla a quantidade de águaque se infiltra nos perfis. Em encostas muito íngremes, o perfil de alteraçãonão se aprofunda porque as águas escoam rapidamente (sem tempo parareações químicas e carregando o material desagregado). Já nas baixadas, comoas águas ficam muito tempo em contato com as rochas, tornam-seconcentradas nos componentes solúveis, diminuindo sua capacidade para aocorrência das reações químicas. O relevo ideal para o desenvolvimento de perfis de alteração é o de platôs.



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Biosfera

A qualidade da água que age no intemperismo é bastante influenciada pela biosfera.

A matéria orgânica morta no solo decompõe-se, liberando C02, cujaconcentração nos poros do solo pode ser até 100 vezes maior que naatmosfera.

Em torno das raízes das plantas, o pH é ainda menor (de 2 a 4) e é mantidoenquanto o metabolismo da planta continua.



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Os ácidos orgânicos produzidos pelos microorganismos são capazes de extrairaté mil vezes mais Fe e Al dos silicatos que as águas das chuvas.

Tempo

O tempo necessário para intemperizar uma determinada rocha é função deoutros fatores, principalmente da susceptibilidade dos constituintes minerais edo clima.

Valores da ordem de 20 a 50 m por milhão de anos podem ser consideradosrepresentativos para a velocidade de aprofundamento do perfil de alteração,sendo que o extremo superior deste intervalo refere-se aos climas maisagressivos.

Em climas muito frios superfícies graníticas descobertas pelo gelo há cerca de10 mil anos (Escandinávia) apresentam um manto de alteração de poucosmilímetros de espessura.

Sob clima tropical cinzas vulcânicas datadas de 4 mil anos (Índia)desenvolveram uma camada de solo argiloso de 1,8 m de espessura.



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Produtos do Intemperismo

O manto de intemperismo geralmente evolui em suas porções maissuperficiais (processos pedogenéticos estudados pela pedologia) paraformação de solos. Em condições especiais pode formar depósitos lateríticosde interesse econômico.

Solos

Não é fácil definir solo, por ser um material complexo e cujo conceito variaem função da sua utilização. Para o agrônomo o solo é o meio necessário parao desenvolvimento das plantas, enquanto para o engenheiro é o material queserve para a base da fundação; para o geólogo o solo é visto como produto dealteração das rochas com interesse econômico ou não; para o arqueólogo é omaterial fundamental para suas pesquisas; para o hidrólogo o solo é o meio

poroso que abriga reservatórios de água subterrânea.

Entretanto, há uma definição simples nas geociências que considera solo comoo produto do intemperismo, do remanejamento e da organização das camadassuperiores da crosta terrestre, sob ação da atmosfera, da hidrosfera, da biosferae das trocas de energia envolvidas.

Classificação dos solos

Há várias classificações dos solos pelo mundo. A mais difundida é aclassificação americana “soil taxonomy” que considera 12 ordens de solos,

subdivididos em sub-ordens, grandes grupos, famílias e séries. Estaclassificação evidencia a distribuição dos solos de forma zonal em função dalatitude e da longitude, estando relacionada, portanto, ao clima e a vegetação.



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Os solos brasileiros situam-se quase que inteiramente no domínio tropicalúmido (exceto sul e nordeste semi-árido). São bem estudados pela EMBRAPAque tem uma classificação própria.

Depósitos Lateríticos

O processo de formação dos depósitos lateríticos, basicamente podem serclassificados em dois grupos. Primeiro pela preservação do mineral primáriode interesse e sua concentração por acumulação relativa devida à perda dematéria do perfil durante a alteração. Segundo, pela destruição do mineral primário e formação de minerais secundários mais ricos que o mineral primário.

O Brasil detém importantes depósitos lateríticos de interesse econômicos, taiscomo: depósitos lateríticos de ferro, de manganês (Urucum e Serra do Navio) ,de níquel (Niquelândia e Barro Alto), de alumínio (Poços de Caldas) e denióbio e fosfato (Catalão e Araxá).

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