florestais liberação de nutrientes pelas rochas intemperismo · 11/10/2011 1 3. fluxo de...
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3. Fluxo de nutrientes em ecossistemas
florestaisLiberação de nutrientes pelas rochas
Retenção e liberação de nutrientes pelo solo
Absorção de nutrientes pelas plantas
Ciclagem de nutrientes em ecossistemas florestais
Biologia e microbiologia do solo florestal
Ciclos do carbono e do nitrogênio
José Miguel ReichertPaulo Ivonir Gubiani
Liberação de nutrientes pelas rochas
IntemperismoProcessos Supergênicos – processos que ocorrem na superfície ou
próximos da superfície terrestre, devido à interação entre a litosfera, hidrosfera, biosfera e atmosfera (natureza químico-físico-biológica).
- Pedogênese- Intemperismo- Erosão- Sedimentação continental
Intemperismo no ciclo das rochasIntemperismo e a formação do relevo
A evolução da paisagem é afetada pelo intemperismo físico.
-Deslizamento
-Criping
-Solifluxão
- ...
Feição característica do intemperismo: estruturação em horizontes
ROCHAPRODUTOS INTERMEDIÁRIOS
SOLO
NUTRIENTES
NUTRIENTESNUTRIENTES
SOLUM
Rocha consolidada
saprólito
REGOLITO
Feição característica do intemperismo: estruturação em horizontes
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Por que rochas intemperizam?
Cubos de gelo em ambiente diferente do qual se formaram
Analogia a cubosde gelo
Tempo
IntemperismoConceito
Modificação das rochas à temperatura ambiente através de processos físicos, químicos e biológicos. É um processo natural acelerado pela ação antrópica.
Varia com o tipo de rocha e com as condições ambientais
Causa
Desequilíbrio termodinâmico das rochas com as condições ambientais na interface litosfera-atmosfera
Resultado
Rochas e minerais alterados, solos minerais neoformados
Intemperismo: complexidadeso Todos minerais são diferentes...... Cada espécie mineral tem, por definição, uma única
composição e arranjamento químico.
o Combinações minerais em diferentes tipos de rochas ... E cada tipo de rocha é composto por uma combinação
particular de vários tipos de minerais..... E portanto respondem diferentemente aos processos de intemperismo.
o Intemperismo é complexo? Necessita generalizações e inferências que permitam um
amplo entendimento sem necessariamente estudar como o intemperismo ocorre em cada tipo de rocha sobre cada diferente regime climático.
Intemperismo: algumas simplificações
• Classificação dos processos de intemperismo
▫ Processos de intemperismo físico
▫ Processos de intemperismo químico
▫ Processos de intemperismo biológico
Intemperismo físico
• Intemperismo físico é…
▫ “Quebra” do material por métodos mecânicos devido
a diversas causas.
▫ Algumas forças são originadas dentro da rocha e
outras aplicadas externamente.
▫ O stresse leva a uma tensão e, eventualmente, rompe.
▫ Não resulta em mudança química da rocha, mas
somente desagregação em pedaços menores.
Principais tipos de intemperismo físico
Alívio de pressãoAs rochas expandem quando a pressão de confinamento é reduzida.
O alívio de pressão produz fraturas e fendilhamentos
-Soerguimento
-Erosão do material sobrejacente
-Recuo de geleiras
Fonte: Decifrando a Terra / TEIXEIRA, TOLEDO, FAIRCHILD e TAIOLI - São Paulo: Oficina de Textos, 2000.
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Condutividade térmica (500 kg cm-2): 1kg cm-2 = 1 atm
Alta temperatura expansão
Baixa temperatura contração
Rochas baixa condutividade térmica
exemplo: deserto 60°C superfície da rocha
30°C no interior da mesma
- Diferença na constituição dos minerais das rochas
-Cor rocha
-Cor minerais
Congelamento (2200 kg cm-2)
A água expande 9% quando congela produzindo uma tensão (quando em confinamento) de até 2000 atm
Crioclasticismo formação de gelo em fendas que podem fragmentar rochas
Ação das raízes (10 – 15 kg cm-2) Principal papel do intemperismo físico
Intemperismo químico
• Intemperismo químico é….
▫ Rochas formadas sob condições físicas e químicas
específicas, quando movidas para locais com diferentes
condições sofrem desequilíbio químico.
▫ Os minerais se modificam, por alteração química, em
diferentes formas (novos minerais, soluções e gases), os
quais são mais estáveis nessas novas condições ambientais.
Intemperismo químico
Ocorre modificação da composição química e mineralógica do material
Intemperismo químico X pedogênese
Intemperismo geoquímico intemperismo químico que atua na alteração das rochas
Intemperismo pedoquímico intemperismo químico que atua na alteração química de minerais nos horizontes A e B associado aos processos bioquímicos.
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Predomínio do intemperismo pedoquímico
Predomínio do intemperismo geoquímico
Principais reações químicas atuantes no intemperismo das rochas e solos
Hidratação - desidratação
Simples associação ou liberação de molécula de água
CaSO4 + 2H2O CaSO4.2H2O
Solução – dissolução
Dissolução dos componentes mais solúveis
NaCl Na+ + Cl-
transporte
Fonte: http://www.pazinska-jama.com/index_en.php?link=krs
Dissolução de rochas carbonáticas (calcários, mármores e dolomitos)
Dissolução – formação de Carste
Hidrólise
Reação entre íons H+ e OH- da dissociação da água e um mineral.
Provoca rompimento das ligações oxigênio entre metais e Si (silicatos) e C (carbonatos)
Resultado substituição dos íons alcalinos por H+,
ocorrendo colapso e desintegração da estrutura
Principal reação na decomposição de silicatos e carbonatos
Hidrólise
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Intensidade da hidrólise
Despolimerização da estrutura dos silicatos liberação de silício (H4SiO4) e bases (K, Na , Ca, Mg) para solução.
Al precipita como Al(OH3)1. Lixiviação fraca (fluxo de água
fraco)
Dessilicação limitada. Si neogênese de argilominerais 2:1
Bissialitização
Ex. microclina e plagioclásios ilita montmorilonita
2,3 KAlSi3O8 + 8,4 H2O Si3,7Al0,3O10Al2(OH)2K0,3+ 3,2 H4SiO4+ 2 K+ + 2 OH-
87% do K e 46% Si
Bissialitização
Predomínio de argilominerais 2:1
2. Lixiviação forte (fluxo moderado)
Dessilicação moderada formação argilominerais 1:1
Monossialitização ou caulinização
2 KAlSi3O8 + 11 H2O Si2Al2O5(OH)4 + 4 H4SiO4 + 2 K+ + 2 OH-
100% do K e 66% Si
Monossialitização ou caulinização
Predomínio de argilominerais 1:1 e presença de óxidos
3. Lixiviação muito forte (fluxo forte)
Dessilicação completa permanece apenas o Al e o Fe no sistema
Alitização
KAlSi3O8 + 8 H2O Al(OH)3 + 3 H4SiO4 + K+ + OH-
100% do K e 100% Si
Latossolo
Brasil Central
Alitização ou ferralitização
Goethita, Hematita, Gibbsita,...
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Oxidação-redução
Oxidação reação importante na intemperização de minerais ferromagnesianos (Fe2+ e Mn2+)
Oxidação na estrutura do mineral aumento de carga +é compensado com a liberação do cátion oxidado ou outros
Ocorre precipitação na forma de óxidos de Fe e Mn:
Coloração brunada ou avermelhada (Fe3+)
Coloração preta (Mn3+ , Mn4+)
A estrutura residual do mineral fica instável facilita decomposição por hidrólise
Oxidação
Redução
Ocorre em solo saturado com água, o suprimento de O2 é baixo e a demanda biológica de O2 é alta
Solos bem aerados
C6H12O6 + 6H2O 6CO2 + 24H+ + 24e-
24H+ + 24e- + 6O2 12H2O + energia
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 24e-
Solos alagados
24H+ + 24e- + 24Fe3+OOH 24Fe2+ + 48OH- + 6CO2
Fe3+ + e- Fe2+
Fe3+ + e- Fe2+
Redução
A
Btf
EB
Oxidação-reduçãoComplexação
Ocorre com a presença de compostos orgânicos que se ligam a íons metálicos complexos organometálicos
Principais complexantes: Ácidos húmicos, ácidos fúlvicos e outros (Ác. oxálico, cítrico, tartárico) liberados na decomposição vegetal
A ligação dos metais aos complexantes orgânicos se dá através dos grupos funcionais:
-COOH (carboxílicos)
=C=O (carbonílicos)
-OH (hidróxi-fenólicos)
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Intemperismo biológicoo Intemperismo biológico inclui...
Processos físicos e químicos de intemperismo.
Esses processos são, da mesma maneira, iniciados ou realçados por
atividades biológicas.
o Sobreposição sobre cada tipo.
Ocorre sobreposição entre intemperismo biológico e o físico e químico.
Crescimento de raízes de plantas é um processo biológico que leva a
quebra de rocha.
Também existem processos que podem ser classificados como físico e
químico.
ex. Crescimento de um sal cristalino.
Avaliação do intemperismo
Depende:
condições ambientais
características dos minerais
Resistência a alteração depende:1. Arranjo estrutural2. Cristalinidade3. Tamanho4. Composição química5. Grau de solubilidade
Intemperismo X clima Distribuição do intemperismo químico
Intemperismo X relevo Ordem de estabilidade dos minerais ao intemperismo
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Intemperismo químico por dissolução Rocha sedimentar
Arenito resistente ao intemperismo produz solo pouco desenvolvido
SoloSolo Solo
Granito rico em feldspato
Basalto rico em ferro Intemperismo
químico por oxidação
Intemperismo químico por hidrólise
Intemperismo e desenvolvimento do solo são controlados pela composição da rocha
Índices de intemperismo
Valores numéricos que expressam o grau de intemperismo químico de um mineral ou material do soloRazão molar; razão Fed/Fet; minerais índice; estágio de intemperismo
Razão molar
Razão sílica:alumina Ki = SiO2/Al2O3
Razão sílica:sesquióxido Kr = SiO2/Al2O3 + Fe2O3
A relação Kr é usada pelo SiBCS (Embrapa, 1999) para separar solos cauliníticos e oxídicos:
Solos cauliníticos Kr > 0,75
Solos oxídicos Kr 0,75
Importância do intemperismo1. Desenvolvimento do solo
- composição química- mineralógica- característica química- morfologia
2. Ciclagem de nutrientes3. Biogeoquímica de bacias hidrográficas4. Deposição atmosféricas ácidas5. Mudanças climáticas globais
CO2 solo ácido carbônico atua no intemperismo desilicatos (tampões)Este processo contém o efeito estufa (o quanto isso é importante?)
P K
NCa
Mg
SMn
Cu
ZnFe
Mo
ClB
PK
NCa
Mg S
Mn
Cu
ZnFe
Mo
ClB
Al3+ Al3+
...Da rocha ao soloR
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