Intemperismo

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO – UFRPE Professor: Edivan Rodrigues de Souza Semestre: 2013.1 Turma: EA3 INTEMPERISMO "Os picos de nossas terras são, deste modo, nivelados com as praias; nossas planícies férteis são formadas das ruínas de montanhas.“ JAMES HUTTON (1788) 1 Todas as rochas, mesmo aquelas que, por serem muito duras, parecerem indestrutíveis, assim como automóveis antigos que enferrujam e jornais velhos que ficam amarelados, também podem enfraquecer-se e esfacelar-se quando expostas à água e aos gases da atmosfera. Entretanto, diferentemente dos automóveis e dos jornais, as rochas podem levar milhares de anos para se deteriorar. INTEMPERISMO Intemperismo = conjunto de modificações de ordem física (desagregação), química (decomposição) e biológica (desagregação e decomposição) que as rochas sofrem na superfície da Terra (Teixeira et al., 2009) Os produtos do intemperismo, que são a rocha alterada (também chamada de alterita ou saprolito) e o solo, estão sujeitos aos outros processos do ciclo supérgeno erosão, transporte e sedimentação. Denudação continental aplainamento do relevo INTEMPERISMO é o processo geral pelo qual as rochas são destruídas na superfície da Terra. O intemperismo produz todas as argilas, todos os solos e as substâncias dissolvidas e carregadas pelos rios para os oceanos. TIPOS DE INTEMPERISMO Os processos intempéricos atuam através de mecanismos que modificam as propriedades físicas dos minerais e rochas (morfologia, resistência, textura, etc.) e suas características químicas (composição e estrutura cristalina) Intemperismo Físico Intemperismo Intemperismo Químico Intemperismo Físico-biológico Intemperismo Químico-biológico Intemperismo Físico Processo que causa desagregação das rochas, com separação dos grão minerais, anteriormente coesos. Rocha material friável • expansão/contração térmica (variações de temperatura) • congelamento de água (aumento de volume 9%) • cristalização de sais • juntas de alívio de carga • quebra das rochas pela pressão causada pelo crescimento das raízes em suas fissuras (físico-biológico) Formação das juntas de alívio em consequência da expansão do corpo rochoso ígneo sujeito a alívio de pressão, pela erosão do material sobreposto, após o intemperismo (Teixeira et al., 2009) Fragmentação por ação do gelo. A água líquida ocupa as fissuras da rocha (a), sendo posteriormente congelada, expandido e exercendo pressão nas paredes, aumentando as rupturas (b). Fragmentando as rochas e, portanto, aumentando a superfície exposta ao ar e à água, o intemperismo físico facilita o intemperismo químico. 2 cm x 2 cm = 4 cm2 1 cm x 1 cm = 1 cm2 4 cm2 x 6 faces = 24 cm2 1 cm2 x 6 faces = 6 cm2 Área superficial 6 cm2 x 8 cubos = 48 cm2 Área superficial Intemperismo Químico O ambiente da superfície da Terra, caracterizado por pressões e temperaturas baixas e riqueza de água e oxigênio, é muito diferente daquele em que a maioria das rochas se formou. Quando as rochas afloram à superfície da Terra, seus minerais entram em desequilíbrio e, por meio de uma série de reações químicas, formam-se outros minerais, mais estáveis nesse novo ambiente. Intemperismo Químico Ambiente superficial Rochas baixas P e ToC rico em H2O e O2 ambientes diferentes minerais se alteram outros minerais instáveis estáveis Principal agente do i. químico água da chuva H2O ou H+ e OH- Reação Clássica Condições do meio Mineral I + Solução ataque Mineral II + Solução percolação chuva, temp., pH, topog., fluxo Mineral I - mineral primário – minerais formadores das rochas Em contato com as soluções de ataque, possuem solubilidades diferentes Olivina Piroxênios Anfibólios Biotita (mica preta) Feldspato potássico Muscovita (mica branca) Quartzo Solução ataque Água da chuva Caráter ácido pela interação com CO2 atmosférico Solo - caráter ainda mais ácido respiração das plantas pelas raízes oxidação da matéria orgânica - ácidos orgânicos + CO2 CO2 + H2O H+ + H2CO3 H2CO3 H+ + HCO3- HCO3- H+ + CO32- CONDIÇÕES DO MEIO Definidas por: Parâmetros climáticos: pluviometria e temperatura Termodinâmicos: pH, Eh, concentração Hídricos: topografia, fluxo de soluções, etc. pH – importante papel na definição do tipo de mecanismo que irá atuar no intemperismo químico Mineral II – mineral secundário Diretamente formado na pedosfera neoformação (neoformação de gibbsita a partir da dissolução de um fedspato) transformação estrutura. Mica (composição argilomineral) química modificada, perserva Solução de percolação  Difere da solução de ataque. Contém os constituintes mais solúveis.  Deixam a pedosfera vão alimentar a hidrosfera. Podem influenciar a qualidade das águas subterrâneas e superficiais Reações do intemperismo Reações soluções  Hidratação  Dissolução  Hidrólise  Oxidação pH < 5  Acidólise pH entre 5 e 9 HIDRÓLISE  Processo que afeta os silicatos  água ionizada = H+, OH-  H+ entra na estrutura dos silicatos desloca cátions K+, Na+, Ca2+, Mg2+  Si e Al (isolados, polímeros) são liberados HIDRÓLISE - pH entre 5 e 9 Diferentes graus fluxo da água remoção das espécies dissolvidas Hidrólise total - 100% de sílica e bases eliminadas Alumínio imóvel KAlSi3O8 + 8H2O Al(OH)3 + 3H4SiO4 + K+ + OH- ortoclásio Possibilita a concentração de Al Gibbsita Alitização HIDRÓLISE - pH entre 5 e 9 Hidrólise parcial - fluxo de soluções menos importante – condições de drenagem menos eficiente 100% de bases eliminadas 66% de sílica eliminada Permanência de todo o Alumínio 2 KAlSi3O8 + 11 H2O ortoclásio Si2Al2O5(OH)3 + 4H4SiO4 + 2K+ + 2OHcaulinita Possibilita a formação de caolinita Monossialitização HIDRÓLISE - pH entre 5 e 9 Hidrólise parcial - fluxo de soluções muito menos importante 87% de bases eliminadas 46% de sílica eliminada Permanência de todo o Alumínio 2,3 KAlSi3O8 + 8,4 H2O ortoclásio Si3,7Al0,3O10 Al2(OH)2 K0,3 + 3,2H4SiO4 + 2K+ + 2OH- esmectita Possibilita a formação de esmectita Bissialitização INTEMPERISMO QUÍMICO Feldspato Café moído Café líquido contendo cafeína e outras substâncias Caulinita e outras substâncias A alteração é análoga à reação química que ocorre quando preparamos café. O café sólido reage quimicamente com água quente para resultar numa solução - o café líquido. A reação extrai cafeína e outros componentes do café sólido, deixando como resíduo o pó usado. De modo análogo, a água da chuva infiltra-se no solo, alterando o feldspato dos fragmentos da rocha e deixando para trás a caulinita como resíduo O ácido carbônico (H2CO3) formase quando as moléculas de CO2 e de H2O combinam-se na água da chuva O ácido carbônico (H2CO3) ionizase para formar íons de hidrogênio (H+) e de bicarbonato (HCO3-) O ácido carbônico também reage com a calcita do calcário para produzir íons de bicarbonato e cálcio FORMAÇÃO DOS ÓXIDOS DE FERRO Quando o piroxênio e outros minerais ricos em ferro é exposto à água, sua estrutura de silicato dissolvese, liberando sílica e ferro ferroso para a solução, onde o íon Fe2+ é oxidado para Fe3+. A força da ligação química entre o íon férrico e o oxigênio resulta na insolubilidade do ferro férrico na maioria das águas superficiais naturais. No entanto ele se precipita na solução formando um óxido de ferro sólido. Todos os óxidos de ferro formados na superfície da Terra têm valência 3+. O piroxênio de ferro dissolve-se e libera, na solução, sílica e ferro ferroso O ferro ferroso é oxidado pelas moléculas de oxigênio para formar ferro férrico O ferro férrico combina-se com a água para se precipitar, a partir da solução, como um óxido de ferro sólido. O percurso genérico das reações químicas pelas quais um mineral rico em ferro, como o piroxênio, altera-se na presença de oxigênio e água. HIDRATAÇÃO Moléculas de água estrutura mineral modifica estrutura forma novo mineral CaSO4 + 2H2O Anidrita aumento de volume = 26% CaSO4.2H2O Gesso As cargas elétricas insaturadas na superfície dos grãos minerais atraem as moléculas dipolares de água. Na hidratação, moléculas de água podem entrar na estrutura mineral, modificando-a e formando, portanto um novo mineral. DISSOLUÇÃO  solubilização completa do mineral  minerais de alta solubilidade (calcita, halita) CaCO3 NaCl  rochas calcárias Ca 2+ + CO32- Na+ + Cl- relevos cársticos (cavernas, dolinas) OXIDAÇÃO  Minerais formados por elementos com mais de um estado de oxidação (Fe, S, Mn, etc.)  liberado em solução, o elemento se oxida perde um elétron (Fe2+ + eFe3+) 2FeSiO3 + 5H2O + 1/2O2 piroxênio 2FeOOH + 2H4SiO4 goethita ACIDÓLISE  regiões de clima frio (decomposição incompleta da matéria orgânica forma ácidos orgânicos - pH )  Ferro e alumínio complexados - eliminados  Não há formação de minerais – solubilização (acidólise total pH<3) KAlSi3O8 + 4H2O + 4H+ ortoclásio Al 3+ + 3H4SiO4 + K+ solução As rochas que sofrem acidólise geram solos constituídos praticamente apenas dos minerais primários mais insolúveis, como o quartzo (Solos podzólicos). DISTRIBUIÇÃO DOS PROCESSOS DE INTEMPERISMO NA SUPERFÍCIE DA TERRA Acidólise Total (5) – Floresta de Taiga – solução ácida mobiliza o Al Alitização (1) – Tropicais quentes e úmidas (superiores a 1500mm/ano) – óxidos e oxi-hidróxidos de Fe e Al Monossialitização (2) – (superiores a 15oC e 500mm/ano) – caolinita + óxidos de Fe e raramente de Al Bissialitização (3) – Zona mais importante - Fluxos pouco importante esmectitas