Intemperismo e Solos

Publicado por Michele Santos Nenhum comentário em Intemperismo e Solos Geologia, Meio Ambiente

Intemperismo e Solos

 Intemperismo – A Quebra de Rochas

Na superfície da Terra, as rochas são expostas aos efeitos do clima: a alteração química e a decomposição mecânica da rocha, quando expostas ao ar, à umidade e à matéria orgânica.  O intemperismo é parte integrante do ciclo das rochas que converte esta em regolito.

Resistência física

As rochas quebram em pontos fracos quando são torcidas, espremidas ou esticadas por forças tectônicas. Tais forças formam juntas.  As rochas se ajustam à remoção das rochas sobrepostas, expandindo-as para cima.  A remoção do peso das rochas sobrepostas libera tensão na rocha enterrada e faz com que as juntas se abram ligeiramente, permitindo assim a entrada de água, ar e vida microscópica.

Crescimento de Cristal

A água que se move lentamente através de rochas fraturadas contém íons, que podem precipitar da solução para formar sais.  A força exercida pelo crescimento de cristais de sal pode ser muito grande e resultar em ruptura ou desagregação de rochas.

Sempre que as temperaturas oscilam em torno do ponto de congelamento, a água no solo congela e derrete periodicamente. À medida que a água congela para formar gelo, seu volume aumenta em cerca de 9%. Esse processo leva a um tipo muito eficaz de intemperismo físico, conhecido como cobertura de gelo. – A cunhagem de geada provavelmente é a mais eficaz em temperaturas de -5° a -15°C.

Figura 01: Bloco de gnaisse sofre ação do gelo.

Aquecimento e Arrefecimento Diários

Temperaturas de superfície de até 80°C foram medidas em rochas expostas no deserto.  Variações diárias de temperatura superiores a 40° foram registradas nas superfícies das rochas, Apesar de vários testes cuidadosos, ninguém ainda demonstrou que os ciclos diários de aquecimento e resfriamento têm efeitos físicos visíveis nas rochas.

O fogo pode ser muito eficaz na ruptura de rochas. – Como a rocha é um condutor de calor relativamente pobre, apenas uma fina camada externa se expande e se rompe como um fragmento.  Quando as plantas crescem, elas estendem suas raízes para as fendas da rocha, onde seu crescimento pode forçar a rocha a se separar.

Caminhos de intemperismo químico

No intemperismo químico, as reações químicas transformam rochas e minerais em novas combinações químicas.  Existem quatro vias químicas diferentes pelas quais o intemperismo químico ocorre: – Dissolução. – Hidrólise. – lixiviação. – Oxidação.

Dissolução

O caminho de reação mais fácil de compreender é a dissolução; isso significa que os produtos químicos nas rochas são dissolvidos na água. Halita (NaCI) é um mineral que pode ser removido completamente de uma rocha por dissolução.

Hidrólise

Qualquer reação envolvendo água que leve à decomposição de um composto é uma reação de hidrólise. – O feldspato de potássio, por exemplo, se decompõe no caulinita mineral argiloso.  A hidrólise é um dos principais processos envolvidos na decomposição química de rochas comuns.

Lixiviação

Lixiviação é a remoção contínua, por solução aquosa, de matéria solúvel da rocha ou do regolito.  As substâncias solúveis lixiviadas das rochas durante o tempo estão presentes em todas as águas superficiais e subterrâneas. – Às vezes, suas concentrações são altas o suficiente para dar à água um sabor distinto.

Oxidação

Oxidação é um processo pelo qual um íon perde um elétron. Diz-se que o estado de oxidação do íon aumenta.

Resistência Química do Ferro 

Um exemplo comum é a oxidação do ferro.  Um átomo de ferro que cedeu dois elétrons forma um íon ferroso (Fe^{2 +}).  Quando um íon ferroso é oxidado ainda mais, liberando um terceiro elétron, o resultado é um íon férrico (Fe^{3 +}). A incorporação de água em uma estrutura mineral é chamada de hidratação.  O hidróxido férrico logo se desidrata, o que significa que perderá um pouco de água; nesse caso, formará goethita (FeO.OH).

Goetita pode desidratar ainda mais para formar hematita (Fe2O3).  A intensidade das cores do hidróxido férrico, goethita e hematita, variando de amarelo amarelado a vermelho acastanhado a vermelho tijolo, pode fornecer pistas sobre quanto tempo decorreu desde o início do intemperismo e o grau ou intensidade do intemperismo.

Reações combinadas 

Quase todos os casos de intemperismo químico envolvem mais de uma via de reação.  A dissolução participa de praticamente todos os processos químicos de intemperismo e geralmente é acompanhada de hidrólise e lixiviação.

Calcita, se houver ácido carbônico, dissolve-se rapidamente na água da chuva.  Os efeitos desses processos são amplamente vistos nas paisagens distintas – incluindo cavernas, cavernas e buracos – afundados por rochas carbonáticas.

Efeitos do desgaste químico em minerais e rochas comuns 

Quando um granito se decompõe, ele o faz pelos efeitos combinados de dissolução, hidrólise e oxidação.  O feldspato, a mica e os minerais ferromagnesianos resistem aos minerais da argila e aos íons solúveis de Na^{1 +,} K^{1 +} e Mg^{2 +.}  Os grãos de quartzo, sendo relativamente inativos quimicamente, permanecem essencialmente inalterados.

 Quando o basalto se desgasta, o feldspato plagioclásio e os minerais ferromagnesianos contêm minerais argilosos e íons solúveis (Na^{1 +}, Ca^{2 +} e Mg^{2 +.}). O ferro de minerais ferromagnesianos, juntamente com o ferro de magnetita, forma goethita.

Quando o calcário, a rocha sedimentar mais comum que contém carbonato de cálcio, é atacado por dissolução e hidrólise, é prontamente dissolvido, deixando para trás apenas as impurezas quase insolúveis (principalmente argila e quartzo) que estão sempre presentes em pequenas quantidades na rocha.  Minerais como ouro, platina e diamante persistem durante o tempo.

Esfoliação e desgaste esferoidal

Durante o tempo, conchas concêntricas de rocha podem lascar do lado de fora de um afloramento ou rocha, um processo conhecido como esfoliação. A esfoliação é causada por tensões diferenciais dentro de uma rocha que resultam principalmente de intemperismo químico. O desgaste esferoidal produz, por essa decomposição progressiva, rochas arredondadas.

Área de superfície

A eficácia do intemperismo químico aumenta à medida que a área de superfície exposta ao intemperismo aumenta.  A área da superfície aumenta simplesmente da subdivisão de blocos grandes em blocos menores.  O intemperismo químico leva, portanto, a um aumento dramático na área da superfície.

Fatores que influenciam o desgaste 

Mineralogia

A resistência de um mineral de silicato ao desgaste é uma função de três coisas principais:  

• A composição química do mineral.  
• A extensão em que o silicato de tetraedro no mineral é polimerizado.
• A acidez das águas com as quais o mineral reage.

Composições químicas mais estáveis:

• Óxidos e hidróxidos férricos.
• Óxidos e hidróxidos de alumínio.
• Quartzo.
• Minerais de argila.
• Moscovita.
• Feldspato de potássio.  
• Biotita.  
• Feldspato de sódio (plagioclásio rica em albita).
• Anfibole.

Composições químicas menos estáveis:

• Piroxênio
• Feldspato de cálcio (plagioclase rica em anortita).  
• Olivina
• Calcita

 Tipo e estrutura da rocha

 As diferenças na composição e estrutura das unidades de rocha adjacentes podem levar a taxas contrastantes de intemperismo e a paisagens que refletem esse intemperismo diferencial.

Ângulo de inclinação

 Em uma encosta íngreme, produtos sólidos de intemperismo se afastam rapidamente, expondo continuamente novos leitos de rocha a ataques renovados. – Em declives suaves, os produtos de intemperismo não são facilmente lavados e em locais podem se acumular a profundidades de 50 m ou mais.

Clima

A umidade e o calor promovem reações químicas. z Portanto, o clima é mais intenso e geralmente se estende a profundidades maiores em um clima quente e úmido do que em um frio e seco. z Em terras tropicais úmidas, como a América Central e o Sudeste Asiático, efeitos óbvios do intemperismo químico podem ser vistos a profundidades de 100 m ou mais.

 Rochas como calcário e mármore são altamente suscetíveis a intempéries químicas em um clima úmido e geralmente formam paisagens baixas e suaves. – Em um clima seco, no entanto, as mesmas rochas formam falésias arrojadas porque, com pouca chuva e apenas vegetação irregular, existe pouco ácido carbônico para dissolver minerais de carbonato.

Animais escavadores 

Grandes e pequenos animais escavadores trazem partículas de rocha parcialmente deterioradas para a superfície terrestre. Embora os animais escavadores não quebrem as rochas diretamente, a quantidade de rochas desagregadas que eles movem ao longo de muitos milhões de anos deve ser enorme.

Tempo

São necessários de cem a milhares de anos para que uma rocha ígnea ou plutônica seja decomposta. Os processos de intemperismo são acelerados aumentando a temperatura e a água disponível e diminuindo o tamanho das partículas.  A taxa de intemperismo tende a diminuir com o tempo à medida que o perfil de intemperismo, ou uma casca de intemperismo, aumenta.

Solo: Origem e Classificação

Os solos são um dos recursos naturais mais importantes. Os solos apoiam as plantas que são a fonte básica de nosso alimento e fornecem alimento para animais domésticos. Os solos armazenam matéria orgânica, influenciando assim a quantidade de carbono que é ciclado na atmosfera como o dióxido de carbono, e também retêm poluentes.

Origem dos Solos

Os solos são produzidos por: – A decomposição física e química de rochas sólidas por processos de intemperismo. – A matéria orgânica derivada da decomposição de plantas e animais

Perfis do solo: 

À medida que o solo se desenvolve da superfície para baixo, forma-se uma sucessão identificável de zonas climatéricas aproximadamente horizontais, chamadas horizontes do solo.

 Os horizontes do solo constituem um perfil do solo. O horizonte mais alto pode ser um acúmulo superficial de matéria orgânica (horizonte O).  Um horizonte A pode estar sob um horizonte O ou estar diretamente abaixo da superfície.  O horizonte A é escuro devido à presença de húmus (resíduo decomposto de tecidos vegetais e animais, que é misturado com matéria mineral).

– O horizonte B é enriquecido com argila e / ou hidróxidos de ferro e alumínio produzidos pelo intemperismo de minerais no horizonte. – O horizonte C é o horizonte mais profundo e consiste em rochas em vários estágios de intemperismo.

 

Figura 02 : Horizontes dos solos

Tipos de solo

Diferentes solos resultam da influência de seis fatores formativos:

• Clima
• Cobertura vegetal
• Organismos do solo
• Composição do material pai
• Topografia
• Tempo

Solos polares

Os solos polares geralmente são secos e carecem de horizontes bem desenvolvidos. – Eles são classificados como entisóis. – Em ambientes mais úmidos de alta latitude, a vegetação de tundra semelhante a um tapete cobre o solo constantemente congelado: eles formam solos alagados e ricos em matéria orgânica, chamados histossolos. – Em locais bem drenados, os solos desenvolvem horizontes A e B reconhecíveis, chamados inceptisóis.

Solos de latitude temperada

Solos de latitude temperada: Alfissolos, característicos de florestas decíduas, possuem um horizonte B argiloso abaixo.  Espodossolos ácidos desenvolvem-se em florestas sempre frescas e úmidas. – Os prados e pradarias geralmente desenvolvem mollisols com horizontes A espessos, de cor escura e ricos em orgânicos. Solos formados em climas subtropicais úmidos, geralmente exibindo um horizonte B fortemente intemperizado, são chamados de ultissolos.

Solos do deserto

Em climas secos, onde a falta de umidade reduz a lixiviação, os carbonatos se acumulam no perfil durante o desenvolvimento de aridosóis. Em várias regiões áridas do sudoeste dos Estados Unidos, os carbonatos construíram dessa maneira uma camada sólida e quase impermeável de carbonato de cálcio esbranquiçado, conhecido como caliche.

Solos Tropicais

Em climas tropicais, os solos são oxidados em latossolos. Já os Vertissolos contêm uma alta proporção de argila.  Em regiões tropicais onde o clima é muito úmido e quente, o produto do clima profundo é chamado laterita.

Figura 03: Perfis de solos. A espessura do perfil de solo depende do clima, do tempo de formação do solo e da composição da rocha-matriz. A transição de um horizonte para outro é geralmente gradativa. (a) Perfil de solo pedalfer desenvolvido em um granito numa região de chuva intensa. Os únicos materiais da camada superior do perfil do solo são os óxidos de ferro e de alumínio e silicatos, como o quartzo e argilominerais, todos bastante insolúveis. (b) Perfil de solo laterito desenvolvido em rocha ígnea máfica numa região de clima tropical. Na camada superior, somente os precipitados mais insolúveis, como os óxidos de ferro e de alumínio, permanecem e, mais ocasionalmente, o quartzo. Todos os materiais solúveis, inclusive a sílica, que é relativamente insolúvel, são lixiviados; assim, todo o perfil de solo pode ser considerado como um horizonte A sobrepondo-se diretamente num horizonte C. (c)
Perfil de solo pedocal desenvolvido em substrato sedimentar numa região de pouca chuva. O horizonte A é lixiviado; o horizonte B é enriquecido em carbonato de cálcio precipitado
pela evaporação da água do solo.

Taxa de Formação do Solo 

No sul do Alasca, as geleiras em retirada deixam material parental não intocado.  Apesar do clima frio, dentro de alguns anos um horizonte A se desenvolve na paisagem recém-exposta e revegetada. À medida que a cobertura vegetal se torna mais densa, os ácidos carbônico e orgânico acidificam o solo e a lixiviação se torna mais eficaz.

 Após cerca de 50 anos, um horizonte B aparece e a espessura combinada dos horizontes A e B atinge cerca de 10 cm. – Nos próximos 150 anos, uma floresta madura se desenvolve na paisagem e o O Horizonte continua a engrossar (mas os horizontes A e B não aumentam em espessura).

Paleossolos

Os solos enterrados que se tornaram parte do registro estratigráfico são chamados de paleossolos.

Erosão do solo

Pode levar muito tempo para produzir um solo bem desenvolvido, mas a destruição do solo pode ocorrer rapidamente.  As taxas de erosão são determinadas por: – Topografia. – Clima. – Cobertura vegetal. – Atividade humana.

Referências Bibiográficas

EMBRAPA. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. Editores Humberto Gonçalves dos Santos et al. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 2006. 

LEPSCH, I.F. Formação e Conservação dos Solos. São Paulo: Oficina de Textos, 2002. 178p.

TOLEDO, M.C.M.; OLIVEIRA, S.M.B. de; MELFI, A.J. Cap 8 p.128-239 Da rocha ao Solo – Intemperismo e pedogênese. In: TEIXEIRA, W.; FAIRCHILD, T.R.; TOLEDO, M.C.M.; TAIOLI, F. Decifrando a Terra. 2ª ed. São Paulo: IBEP Editora Nacional-Conrad, 2009. 620p

Por que os chineses querem minerar a Lua?

Para muitos cientistas a Lua pode ter um componente que pode mudar drasticamente a história do consumo de energia no nosso planeta: o hélio-3.

O hélio-3 ou He-3 é um isótopo estável, não radioativo do hélio.

O interesse no hélio-3 é que este gás poderá ser utilizado em reatores de fusão nuclear que gerarão imensas quantidades de energia sem produzir rejeitos radioativos ou emissão de nêutrons, comuns aos reatores nucleares a urânio.

Segundo os astrônomos e geólogos o He-3 emitido pelo Sol não atinge a superfície da Terra, pois é defletido pelo nosso forte campo magnético. Já o mesmo não ocorre na Lua onde, acredita-se, que o He-3 esteja se acumulando ao longo de bilhões de anos no fundo das crateras mais frias e escuras.

Acredita-se que o teor de He-3 no regolito lunar seja de 28ppm. Este teor tende a crescer nas áreas escuras e protegidas dos raios solares podendo, então, atingir concentrações econômicas. Alguns especulam que a Lua pode conter vários milhões de toneladas de He-3.
A verdade ainda está para ser descoberta.

Os mais entusiasmados dizem que o He-3 extraído da superfície da Lua poderá gerar toda a energia que o Homem precisa por milhares de anos.

É uma aposta instigante, mas ainda sem sustentação.
Para que o regolito lunar possa ser lavrado e gerar quantidades importantes de He-3 é necessário que sejam descobertas as principais concentrações do gás, o que ainda não foi feito.
Existe uma sonda indiana, a Chandrayaan-I, lançada em 2008 que está mapeando a superfície da Lua em busca de importantes concentrações de He-3.

Os russos, por sua vez, dizem que em 2020 poderão estar prontos para lavrar o He-3 lunar.
Vários projetos americanos objetivam o lançamento de sondas lunares em busca do He-3, que para muitos será a maior revolução energética da história do Homem. Todos os projetos americanos ainda estão em estágio inicial.
No entanto é a China quem lidera a corrida.
Os chineses não estão para brincadeiras e já entraram na quinta missão lunar com a Chang´e 5-T1 que já se encontra, neste momento, em órbita lunar.
Em 2014 a sonda chinesa Yutu aterrissou na Mare Imbrium. Começava a invasão chinesa à Lua. ( veja matéria abaixo)
Desde então, quando todos acreditavam que a missão Chang’ e 3 já havia sido encerrada, na semana passada, a sonda retornou de sua décima quarta hibernação.
O que a Chang’e está fazendo (com sucesso) é a prospecção do He-3 ao mesmo tempo em que elabora um mapa do solo e do regolito lunar, usando como principais instrumentos um espectrógrafo e um radar de penetração. É óbvio que eles estão, também, mapeando e prospectando outros elementos valiosos como ouro, platinóides, terras-raras e outros que possam dar retorno econômico aos programas de prospecção lunar.
Já o objetivo da missão Chang’e 5 é o de trazer à Terra as primeiras amostras de He-3 da Lua: um feito considerável se bem sucedido.
Com isso os chineses já se preparam para lavrar as jazidas de He-3 encontradas, mesmo antes da criação das leis sobre a mineração lunar.
Na realidade os chineses estão tão à frente dos demais competidores que só entraves burocráticos e legais para desacelerá-los.
Talvez seja esse o artifício que os Estados Unidos irão usar para paralisar os chineses e ganhar tempo na corrida pelo He-3.
Até lá ficamos com as nossas especulações...

Portal do Geólogo -  28/10/2015 - Pedro Jacobi

Yutu desvenda segredos lunares

O veículo lunar Yutu é o primeiro a chegar ao solo da Lua após a sonda soviética Luna 24 em 1976.
Yutu (foto) é o veículo que a sonda chinesa Chang e-3 transportou à Lua cujo objetivo é o de desvendar os seus segredos geológicos. Ele está equipado com câmera infravermelha, raio-X, espectrômetros para análise de rochas, solos e minerais. Além disso, o Yutu conta com um radar de penetração para estudar as camadas do solo. Quando a sonda chegou na Lua e aterrissou na borda da Mare Imbrium, uma região totalmente inexplorada, os cientistas chineses se encheram de esperanças. Eles esperavam que o Yutu fizesse uma jornada de 10.000 metros coletando inúmeras informações sobre a geologia lunar.

Foi uma decepção: o veículo parou subitamente após 100 metros e continua, até hoje, imóvel.
Apesar de perder a mobilidade Yutu manteve várias funções. Hoje, sabe-se, que a região onde ele está é composta por camadas de regolito lunar intercaladas em lavas basálticas ricas em titânio, desconhecidas dos exploradores americanos. São várias idades de rochas que compõem um quebra-cabeças que os geólogos chineses mal começam a desvendar. O radar de penetração do Yutu se mostrou uma excelente ferramenta de mapeamento dessas camadas e, com certeza, será utilizado nas expedições futuras Chang’e-4 e Chang’e-5.

Os dados e conclusões iniciais estarão sendo publicados, somente agora, em uma edição especial da Research in Astronomy and Astrophysics.

Os cientistas do mundo aguardam, ansiosos, por mais informações inéditas do nosso satélite.

Portal do Geólogo - 20/6/2014 - Pedro Jacobi

Sobre Rochas

A sílica (SiO₂) é abundante na maioria das rochas ígneas e representa 40 a 70% do seu peso total.

Formam uma série sistemática. Enquanto os minerais félsicos são ricos em sílica, os máficos são pobres.

Os adjetivos félsico (a partir de feldspato e sílica) e máfico (a partir de magnésio e férrico, do latim ferrum) são aplicados para minerais e para as rochas que têm alto teor desses minerais.

Os minerais máficos cristalizam-se em temperaturas mais altas – isto é, logo nos primeiros estágios de resfriamento de um magma do que os minerais félsicos.

Esfoliação esferoidal em basalto

O matacão se forma pelo intemperismo químico atuando ao longo de fraturas das rochas. Este intemperismo é mais ativo nas áreas onde duas ou mais fraturas se encontram, o que paulatinamente leva à produção de núcleos arredondados e não alterados (rocha sã) envoltos por rocha em vários níveis de alteração, que vão se soltando como as partes de uma cebola.

Processo de alteração intempérica desenvolvendo formas arredondadas concêntricas que se assemelham a cascas de cebolas, deixando, muitas vezes, blocos de rocha sã (boulders) perfeitamente arredondados no meio do solo autóctone ou da rocha parcialmente alterada.
A esfoliação esferoidal se dá em rochas maciças e relativamente isotrópicas (basaltos, granitos, gabros, grauvacas...) que são inicialmente mais atacadas nos cantos de blocos fraturados, evoluindo em etapas de intemperismo progressivo no subsolo para as formas arredondadas quando se formam as "camadas" de esfoliação variavelmente alteradas.
A erosão do solo nessas regiões com esfoliação esferoidal leva, frequentemente, a formação de espetaculares campos de boulders arredondados.

 

 

 

 

 

 

 

 

Este intemperismo se processa abaixo da superfície do solo, e os matacões são trazidos à superfície pela erosão do terreno. Em clima tropical onde é comum regolitos com até dezenas de metros de espessura, pode-se encontrar blocos de muitas toneladas totalmente imersas no solo.

Granito

Os minerais e as rochas félsicas tendem a ser de cor mais clara. O granito, uma das rochas ígneas intrusivas mais abundantes, contém cerca de 70% de sílica. Sua composição inclui quartzo e ortoclásio em abundância e quantidades mais baixas de plagioclásio. Esses minerais félsicos de coloração clara conferem ao granito uma cor rosada ou cinza. O granito também contém pequenas quantidades de micas.

ROCHAS MÁFICAS. As rochas máficas são ricas em piroxênios e olivinas. Esses minerais são relativamente pobres em sílica, mas ricos em magnésio e ferro, elementos que lhes conferem suas cores escuras características.

O basalto é a rocha ígnea mais abundante da crosta e está virtualmente presente sob todo o fundo marinho.

Metamórficas

A maioria das rochas metamórficas formou-se em profundidades entre 10 e 30 km, ou seja, entre as porções mediana e inferior da crosta. Somente mais tarde essas rochas serão exumadas, ou transportadas de volta à superfície terrestre, onde poderão ser expostas como afloramentos.

Pedra de calçadinha

Química e mineralogicamente, são calcários bastante puros cujo principal constituinte, o CaCO₃, oscila entre 95 e 99 % do total.