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IV Congresso Argentino do Cuaternário y Geomorfologia XII Congresso da Associação Brasileira de Estudos do Quaternário

II Reunión sobre el Cuaternário de América del Sur

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MINERALOGIA DA FRAÇÃO ARGILA DOS SOLOS DE UMA TOPOSSEQUÊNCIA NA TRANSIÇÃO VERTENTE-SEDIMENTOS ALUVIAIS QUATERNÁRIOS DO RIO MOGI

GUAÇU NA ESTAÇÃO ECOLÓGICA DE JATAÍ, LUIS ANTÔNIO-SP.

Francisco Sérgio Bernardes Ladeira1, André Luiz de Souza Celarino2

1 Professor da Universidade Estadual de Campinas – Unicamp. Rua João Pandiá Calógeras, 51, CEP: 13083-970 Campinas-SP. E-mail: [email protected] 2 Mestrando em Geografia pelo Departamento de Geografia do Instituto de Geociências – Unicamp. Bolsista da Fapesp. E-mail: [email protected]

RESUMO O solo é resultado de uma interação contínua entre cinco fatores: o clima, o tempo, os organismos, o material de origem e o relevo. Entender como esses fatores se relacionam é indispensável para conhecer como se dá a pedogênese nas mais variadas situações ambientais vividas no tempo geológico, sobretudo no quaternário. Através da análise mineralógica dos solos da toposseqüência “Infernão” objetivou-se entender quais informações a pedogênese poderia fornecer acerca de como se configura a transição vertente/sedimentos aluviais quaternários da planície aluvial do rio Mogi Guaçú, qual o papel do relevo e do material de origem na gênese dos solos na Estação Ecológica de Jataí (EEJ), em Luis Antônio-SP. Para isso foi observada a seqüência basalto-arenito e a várzea do Rio Mogi Guaçú, peculiar pelos seus inúmeros meandros abandonados. Os resultados indicam que na topossequência “Infernão” existem duas dinâmicas bastante distintas, o segmento III responde a uma dinâmica mais associada aos materiais que são depositados na planície aluvial do rio Mogi Guaçu, com pouca contribuição de material coluvial, enquanto que as segmentos I e II respondem a uma dinâmica associada à sua posição na vertente e estritamente relacionada ao tipo de rocha a qual está associada.

ABSTRACT

The soil is the result of a continuos interaction between five factors: the climate, the time, the living organisms, the material of origin and the relief. Understanding how these factors interact is essential to know how to give pedogenesis in various environmental situations encountered in geologic time, especially in the Quaternary. Through mineralogical analysis of soils in toposequence "Infernão" which aimed to understand the pedogenesis could provide information about how to configure the transition slope / quaternary alluvial sediments of the alluvial plain of the river Mogi Guaçu, which the role of relief and of original material in the genesis of soils in the Ecological Station of Jataí (EEJ) in Luis Antônio-SP. For this was observed the sequence basalt-sandstone and floodplain of the rio Mogi Guaçu, peculiar for its numerous abandoned meanders. The results indicate that the toposequence "Infernão" there are two very different dynamics, the segment III responds to a dynamic associated with the materials that are deposited in the alluvial plain of the river Mogi Guaçu, with little contribution of colluvial material, while the segments I and II responds to a dynamic associated with this position in the slope and strictly related to the type of rock which is associated with.

INTRODUÇÃO O Solo é resultado da interação contínua entre 5 fatores: tempo, relevo, clima, matéria orgânica e material de origem. Entender como esses fatores se relacionam entre si em distintas situações ao longo da história geológica é de grande importância no estudo da gênese dos solos. Dentre esses fatores, destaca-se neste artigo a influência exercida pela mineralogia do material de origem, aproveitando-se do fato de existir no local de estudo uma seqüência litológica bastante distinta: Formação Serra Geral - Formação Botucatu - Sedimentos Aluviais Quaternários do rio Mogi Guaçu. A influência do material de origem é dada pela resistência ao intemperismo dos minerais da rocha subjacente que definem em grande parte o fornecimento de elementos químicos ao solo. Segundo Birkeland (1999), rochas ou minerais em situações variadas de intemperismo podem produzir diferentes minerais de argila, segundo Barnhisel & Rich (1967) apud Birkeland (1999) granitos e gnaisses, pobres em bases, geralmente formam mais caulinitas (mineral de argila 1:1), enquanto que rochas com maior concentração de bases, caso do basalto, gabro, diabásio, geralmente formam mais esmectitas, montmorilonitas, ou seja, minerais de argila 2:1.



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Diante disso, analisamos em trabalho recente a mineralogia da fração argila dos solos da área da Estação Ecológica de Jataí, Luis Antônio-SP justamente para entender que evidências podemos encontrar que comprovem a influência desse fator na pedogênese da toposseqüência estudada, levando-se em conta também a compartimentação geomorfológica local. MATERIAL E MÉTODOS

Caracterização da área de estudo

A região da Estação Ecológica de Jataí (EEJ) fica localizada no nordesde do Estado de São Paulo, na cidade de Luis Antônio-SP (Figura 1). Segundo o mapa geomorfológico proposto por Ross & Moroz (1997), a estação está parcialmente localizada na várzea do Rio Mogi Guaçú, nas Pequenas Planícies Fluviais, compostas por sedimentos pouco consolidados que data do Cenozóico e grãos pouco selecionados resultante da erosão, desgaste e transporte de sedimentos do Rio Mogi com níveis energéticos variáveis. E parte no domínio dos Patamares Estruturais de Ribeirão Preto, localizada no Planalto Ocidental Paulista na Bacia Sedimentar do Paraná.

Figura 1: Localização da EEJ e da Toposseqüência “Infernão” As formas de relevo regional são pouco dissecadas e denudacionais, cujo modelado apresenta colinas amplas e baixas com topos tabulares, ocorrendo vales de entalhamento médio com menos de 20m e a dimensão interfluvial varia de 750m até mais de 3.750m. (ROSS & MOROZ, 1997) O clima da EEJ, segundo o mapa de diferenciação climática para a região sudeste proposto por Nimer (1979), está inserido na faixa de transição entre o clima tropical quente semi-úmido e o tropical subquente úmido. A média de precipitação anual para o período de 1970 a 2004, captados pelo aparelho do posto da cidade de Luis Antônio, de prefixo C4-096, 670 m de altitude, coordenadas 21º 35’S e 47º 42’W, foi de 1.470 mm. (DAEE – disponível em www.daee.sp.gov.br) Segundo Toppa (2004), 60,72% da área da região é ocupada pela formação cerradão, cerrado em regeneração ocupam outros 19,52% enquanto que floresta mesófila semidecídua e vegetação de várzea ocupam 13,6% e 1,09%, respectivamente. A EEJ faz parte da Bacia Hidrográfica do Médio Mogi Superior, recebendo as vazões dos córregos Boa Sorte, Cafundó e Beija Flor. (CBH – Mogi – UGRHI – 09, 1999) Na região o canal do Rio Mogi Guaçu apresenta caráter meândrico, caracterizando processos de escavação contínua na margem côncava (ponto de maior velocidade da corrente) e de deposição na margem convexa (ponto de menor velocidade) (CHRISTOFOLETTI, 1981). Existe também a presença de meandros abandonados que possuem ligação direta com o curso de água de tempos pretéritos, além disso, eles são responsáveis pela formação das lagoas presentes nas planícies aluviais.



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Quanto ao material de origem, distinguem-se três formações. No segmento I da toposseqüência (figura 2) ocorre a Formação Serra Geral, composta por um conjunto de derrames basálticos toleíticos entre os quais se intercalam arenitos com as mesmas características pertencentes à Formação Botucatu, corpos intrusivos podem estar associados, geralmente compondo diques e sills (IPT, 1981). No segmento II ocorre a Formação Botucatu, composta por um pacote de arenitos de granulação fina a média, uniforme, com “boa seleção de grãos foscos com alta esfericidade” (IPT, 1981, p.63) com estratificação cruzada de grande a médio porte, característico de dunas. “A Formação Botucatu representa os diversos subambientes de um grande deserto climático de aridez crescente, cuja existência se prolongou até a ocasião do vulcanismo basáltico”. (IPT, 1981). No Segmento III ocorrem os sedimentos aluviais quaternários, segundo Lorandi et al (2006), são planícies aluvionares que ocorrem ao longo do Rio Mogi – Guaçu, Pardo, Jacaré Guaçu e Jacaré Pepira, a montante das soleiras formadas pelos derrames basálticos, ou pelos contatos litológicos. Estão associados às últimas fases de clima úmido e são constituídas de areias e cascalhos.

Figura 2: Toposseqüência Infernão Organização: Francisco Sergio Bernardes Ladeira



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Trabalhos de Campo

Foram realizados dois trabalhos de campo, no primeiro foram feitas as primeiras tradagens (T1, T2...) para o reconhecimento morfológico dos horizontes dos solos da toposseqüência, a descrição levou em conta os atributos propostos por Lemos e Santos (2002): cor, textura, estrutura, porosidade, consistência, presença de raízes, transição entre os horizontes e outras observações que se julgaram necessárias. No segundo trabalho foram abertas trincheiras para a coleta de amostras e desenho de quatro perfis solos, sendo 4 amostras coletadas no perfil 1 (P1), 4 amostras no perfil 2 (P2), 8 amostras no perfil 3 (P3) e 11 amostras no perfil 4 (P4). Os solos foram classificados segundo Embrapa (2006) em: P1 – Latossolo Vermelho Distrófico Típico (LVd), P2 – Latossolo Vermelho Amarelo Distrófico Típico (LVAd), P3 – Gleissolo Háplico Tb Distrófico Típico (GXbd) e P4 – Organossolo Mésico Sáprico Típico (OXs). Mapa e Toposseqüência

O mapa hipsométrico (Figura 3) foi elaborado digitalizando as curvas de nível e os pontos de trincheiras (P1, P2...) e tradagens (T1, T2...) com auxílio das cartas IGC (1990a) e IGC (1990b). Já o mapa geológico, pedológico e o cruzamento dos dois (Figuras 4, 5 e 6, respectivamente) são adaptações dos mapas produzidos por Lorandi et al (2006). Todos os mapas foram processados com o auxílio do software Arcmap®.

Figura 3: Mapa Hipsométrico da Área da Toposseqüência “Infernão”



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Figura 4: Mapa Geológico da Área da Toposseqüência “Infernão”



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Figura 5: Mapa Pedológico da Área da Toposseqüência “Infernão”



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Figura 6: Sobreposição do Mapa Geológico e Pedológico da Área da Toposseqüência “Infernão”. Análise Mineralógica da Fração Argila

Para a análise mineralógica foram selecionadas 8 amostras das transições entre os horizontes, pois estas seriam representativas da evolução pedológica e da influência do material de origem na toposseqüência “Infernão”. Para isso, foi separada a fração argila (EMBRAPA, 1997) e depois foram analisadas em difratômetro de raios X Shimadzu XD-3A, sem tratamento prévio, sendo processadas na forma de pó não orientado, segundo metodologia proposta por Camargo et al (1986).



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RESULTADOS E DISCUSSÃO

P1 – Latossolo Vermelho Distrófico Típico (LVd)

Observa-se pelo difratograma (Figura 6) um predomínio de picos de caulinita, gibbsita, quartzo, óxidos de ferro e anatásio, o que confirma a classificação do solo realizada anteriormente. Segundo Tardy & Nahon (1985) apud Duarte et al (2000), Latossolos Vermelhos bastante desenvolvidos em clima tropical úmido geralmente apresentam horizonte subsuperficial vermelho com associação caulinita, quartzo e goethita, no caso deste trabalho representado genericamente por óxidos de ferro. Segundo Clemente & Marconi (1994), a ocorrência de picos de quartzo em rochas ferromagnesianas, como é o caso de diabásios e basaltos segundo (Schaetzl & Anderson, 2005), podem ser explicados pela intemperização de plagioclásios e piroxênios a partir da liberação de sílica desses minerais. A caulinita também ocorre em decorrência da alteração desses silicatos, além disso, a ausência de argilominerais 2:1 evidencia uma drenagem eficiente responsável pela lixiviação desses minerais. A presença de gibbsita pode estar relacionada com a substituição de Fe por Al na goethita (Schwertmann & Kämpf 1985, Tardy & Nahon 1985, apud Duarte et al 2000), e estabilização da caulinita, que pode estar indicando um déficit de sílica responsável pela sua formação, o que passa a permitir a formação de gibbsita, conforme Clemente & Marconi (1994) observaram em trabalho anterior. No entanto, a gibbsita também pode estar sendo formada simplesmente pela alteração de piroxênios. Os óxidos de Ferro também possuem sua gênese relacionada com a alteração dos Plagioclásios e Piroxênios presentes no material de origem. O anatásio (TiO2) segundo alguns autores relatam, tem sua formação relacionada a rochas alcalinas, mas também pode estar relacionada a materiais detríticos, que não é o caso.

Figura 6: Difratrograma de Raios-X do horizonte Bw2 (P1)

P2 – Latossolo Vermelho Amarelo Distrófico Típico (LVAd)

Na partir da figura 7 observa-se que o difratrograma do horizonte Bw2 do P2 se assemelha bastante ao do Bw2 do P1, com os mesmos picos de caulinita, gibbsita, anatásio e óxidos de ferro.

A única diferença perceptível são os picos de quartzo que se apresentam um pouco mais pronunciados, no entanto, são mudanças tímidas para explicar a mudança de um basalto para um arenito, já que esta última é composta essencialmente por quartzo, o que não transpareceu na figura 7.



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Esse fato reforça a hipótese de que nesse ponto há uma mistura do basalto da Formação Serra Geral com o arenito da Formação Botucatu, conforme já foi verificado em várias bibliografias (MANTESSO NETO et al 2004; IPT, 1981).

Figura 7: Difratrograma de Raios-X do horizonte Bw2 (P2)

P3 – Gleissolo Háplico Tb Distrófico Típico (GXbd)

Na figura 8 observa-se que os picos de gibbsita e óxidos de ferro diminuem em quantidade e intensidade, demonstrando uma mudança no padrão da mineralogia dos solos que foi apresentada em P1 e P2 (segmentos I e II). Não há evidência de minerais de argilas expansivas como se poderia imaginar nesta posição topográfica. Isto é corroborado com os valores de CTC, nos quatro horizontes, não passou de 10cmol, enquanto que a CTC de argilas 2:1 é de aproximadamente 80 a 150cmol para montmorilonita e 100 a 150 para vermiculita, enquanto para Caulinita é de 3 a 15 cmol (FITZPATRICK, 1986), ou seja, seria improvável existir argilominerais 2:1 com uma CTC tão baixa. P4 – Organossolo Háplico Sáprico Típico (OXs)

A figura 9 apresenta a mineralogia dos horizontes H1 e H2 do P4, composta por picos de caulinita, anatásio, quartzo e gibbsita. Novamente poderia ocorrer argilominerais de tipo 2:1 como várias bibliografias sobre Organossolos apresentam (DeMumbrum & Bruce, 1960; Razzaq & Herbillon, 1979; Corrêa et al, 2003; Prada-Gramero et al, 2004), dadas as condições de intensa hidromorfia. No entanto, o que se observa é o fim dos picos de óxidos de ferro, algo esperado num ambiente de intensa redução do Fe disponível, mas a manutenção dos picos de caulinita e quartzo. Importante ressaltar que os picos pouco intensos de quartzo nos horizontes H1 e H2 denunciam que o depósito R na base do perfil, composto quase que 100% de grãos de quartzo, não tem relação com o solo que se desenvolveu sobre ele, dada a mineralogia pobre em quartzo observada na figura 9. Pedogênese

Obtiveram-se bons resultados para os solos dos segmentos I e II, respectivamente LVd e LVAd, com uma composição tipicamente de solos bastante intemperizados sob clima tropical úmido, com a associação caulinita, quartzo, gibbsita e óxidos de ferro. No caso do LVd, sobre o basalto (Formação Serra Geral), os



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picos de quartzo foram menos intensos em relação ao LVAd, sobre o arenito (Formação Botucatu), isso é explicado pelas diferenças entre a composição mineralógica entre ambas as formações (IPT, 1981). No entanto, essa mudança foi muito pouco expressiva, o que pode ser explicado pelo fato de que existem intercalações de derrames de lava basáltica da Formação Serra Geral entre as camadas de Arenito da Formação Botucatu, o que deve acontecer no segmento II que é traduzido pela assembléia mineralógica do LVAd é uma “mistura” entre essas rochas (MANTESSO NETO et al, 2004; IPT 1981). Já as análises por difração dos solos GXbd e OXs no segmento III, já no terraço e planície aluvial do rio Mogi Guaçú, suscitam algumas hipóteses. Em comparação aos outros dois perfis 1 e 2 (LVd e LVAd, respectivamente), não foram mais observados picos intensos de óxidos de ferro, o que explicado pelo ambiente redutor no qual os perfis 3 e 4 do segmento III se encontram. No entanto, era de se esperar que, pelo ambiente de hidromorfia que ambos os perfis se encontram, de redução de ferro e acúmulo de matéria orgânica, fossem identificados argilominerais 2:1, como esmectitas, vermiculitas ou montmorilonitas, mas o que foi identificado foram apenas caulinitas. Isto demonstra que o material que deu origem a estes dois perfis foi fundamental na definição da composição mineralógica dos materiais presentes nos solos, mais significativo que as condições de aporte lateral de materiais em solução/suspensão.

Figura 8: Difratograma de Raios-X dos horizontes Bg1, 1A, 1A/B e 1Bg1 (P3)

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Figura 9: Difratograma de Raios-X dos horizontes H1 e H2 (P4)

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Influência do Material de Origem

Para os solos do segmento I e II (LVd e LVAd) pode-se dizer que o material de origem é o

principal fator de pedogênese, a presença de picos de caulinita, gibbsita e outros sesquióxidos estão de

acordo com os produtos finais do intemperismo no clima tropical úmido, sendo a gibbsita o produto final

(Schaetzl & Anderson 2005).

Segundo Schaetzl & Anderson (2005), solos formados sobre rochas básicas, como o basalto,

geralmente possuem boa quantidade de cátions trocáveis e esmectitas podem ser formadas, no entanto, no

clima tropical úmido podem ser lixiviadas do perfil rapidamente. A não observação dessas características

nos solos da toposseqüência “Infernão” indica que houve uma forte lixiviação dessas bases do perfil,

tornando-o muito mais ácido.

A cor vermelha do LVd (P1) indica que ele se desenvolveu sobre o basalto, uma rocha

ferromagnesiana capaz de atribuir essa cor ao perfil pela alteração de óxidos de ferro (Schaetzl &

Anderson 2005). No entanto, a análise granulométrica revelou uma textura média, com ampla dominância

de areia sobre a argila, embora esta aumente com a proximidade do manto de intemperismo, indicando



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que o material de origem deste perfil não é apenas o basalto, mas sim há uma intercalação entre basalto/arenito. No caso do LVAd (P2), desenvolvido sobre areias da Formação Botucatu, apresentou textura com maiores porcentagens de areia, levemente mais ácido que P1, uma coloração mais amarelada e com menores índices de CTC, Saturação por Bases e Soma de Bases. Há, portanto, uma mudança no material de origem que influenciou em algumas características do perfil, no entanto, essas mudanças foram pouco significativas devido ao alto estágio de intemperismo do perfil 1, que lixiviou as bases fornecidas pelo basalto. Outro fato que chama a atenção nos resultados foi a não ocorrência de argilas expansíveis nos perfis 3 e 4, locais de ambiente hidromórfico propícios para a sua formação. Estes solos estão se desenvolvendo sobre uma cascalheira de sedimentos quaternários, basicamente compostos por quartzo, o que, devido sua constituição mineralógica, não permitiu a formação de argilas de tipo 2:1, conforme indica os valores das análises químicas (CELARINO & LADEIRA, 2008). REFERÊNCIAS

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