Mineralogia e Composição do Solo

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Mineralogia de Solos
Gênese e mineralogia do Solo
Professor: Piero Iori
Composição do solo
Ar
25%
Água
25%
Orgânica
2 - 5%
Inorgânica
45 - 48%Composi o volum trica de um çã é
solo, quando apresenta boas 
condi es (propor o ideal) para çõ çã
o crescimento vegetal
❍A parcela inorgânicaparcela inorgânica composta de:
● Pequenos fragmentos de rochaPequenos fragmentos de rocha
- são remanescentes de rochas maciças, da qual se 
formam por intemperismo, no regolito (manto de 
alteração) apresentado geralmente granulação grosseira
● Minerais de várias espéciesMinerais de várias espécies
- são extremamente variáveis em tamanho. Alguns são tão 
grandes como os fragmentos menores de rochas; outros, 
como as partículas coloidais da argila, são tão pequenos 
que apenas podem ser vistos com o auxílio de um 
microscópio eletrônico
Nome comum
Diâmetro 
partículas (mm)*
Meios de
Observação
Composição
dominante
Seixos e cascalho > 2,0 Olho nu Fragmentos de rocha
Areia 2,0 a 0,053 Olho nu Minerais primários
Silte 0,053 a 0,002 Microscópio Minerais primários e secundários
Argila < 0,002 Microscópio Eletrônico Maioria de minerais secundários
* Sistema da Sociedade Brasileira de Ciência do Solo (SBCS)* Sistema da Sociedade Brasileira de Ciência do Solo (SBCS)
minerais do solo
minerais primários e seCundários
Minerais Primários
São aqueles 
herdados, 
geralmente de 
rochas 
metamórficas ou 
magmáticas, que não 
sofreram alteração 
em sua estrutura e 
composição.
Ex.: quartzo, 
feldspato, mica, 
piroxênio
Minerais Secundários
São aqueles formados 
pela desintegração de 
minerais menos 
resistentes, à medida 
que se desenvolve a 
alteração da rocha e 
progrediu a formação 
do solo. 
Ex.: argilas silicatadas 
(filossilicatos) e os 
óxidos de ferro e 
alumínio
minerais primários
❍Reserva mineral do solo
● A capacidade dos minerais primários 
funcionarem como reserva de 
nutrientes depende da sua 
granulometria e resistência ao 
intemperismo. Assim pode ter-se:
- Curto prazoCurto prazo – Minerais ferromagnesianos, 
feldspatos e outros mais resistentes, todos com 
dimensão não superior ao do silte
- Médio prazoMédio prazo – Minerais ferromagnesianos 
(olivinas, anfibólios, piroxênios e biotita) e 
plagioclásios com dimensão superior ao do silte
- Longo prazoLongo prazo – feldspatos potássicos, 
muscovita e outros minerais mais resistentes, com 
dimensão superior ao do silte 
minerais seCundários
❍Influência nas propriedades do solo
● Física e química
❍Origens
● Os minerais secundários do solo podem 
ter 3 origens:
- São sintetizados no próprio solo (in situ) a partir 
dos produtos do intemperismo dos minerais 
primários menos resistentes
- Resultam de alterações da estrutura de certos 
minerais primários, que ocorrem também in situ
- São herdados do material originário
Rocha x Condições ambientais
❍Quanto maior a disponibilidade de águamaior a disponibilidade de água 
(chuvas mais intensas e frequentes), mais 
completas são as reações químicas do 
intemperismo: 
● Os minerais primários das rochas sofrem reações químicas e o 
resultado são solos com maior proporção de minerais secundários
● Geralmente, em condições tropicaiscondições tropicais predominam os solos de 
fertilidade baixa a muito baixa, por serem muito intemperizados
Quais os minerais mais frequentes no solo?
❍Considerando que o intemperismo não cessa no 
solo com o passar do tempo:
● Minerais mais susceptíveis a este irão se alterar
● Minerais mais resistentes tendem a se acumular no solo
mineralogia e a textura
Argila
Representa a parte ativa do solo, tanto 
quimicamente quanto fisicamente
Areia e silte
Mineralogicamente, representam a reserva 
mineral de um solo se neles existirem 
minerais facilmente decomponíveis
minerais primários do solo
❍Os minerais podem ser agrupados em dois grandes grupos:
Silicatados
São aqueles em que o elemento silício está presente; 
fazem parte de 93% dos minerais que constituem as 
rochas da crosta terrestre
Não silicatados
São aqueles que não 
possuem o silício como 
seu constituinte
❍Nesossilicatos
❍Sorossilicatos
❍Ciclossilicatos
❍Inossilicatos
❍Filossilicatos
❍Tectossilicatos
❍Carbonatos
❍Sulfatos
❍Fosfatos
❍Óxidos
minerais primários do solo
❍Tetraedros independentes
● Primeiros a se formarem do resfriamento do magma
● Pouco resistentes ao intemperismo químico
● Ocorrem isolados, sem nenhum contato direto uns 
com os outros
Nesossilicatos
Grupo de olivina - (Mg,Fe)2SiO4
Constituinte de rochas básicas e 
ultrabásicas. Altamente susceptível ao 
intemperismo, pouco encontrado no solo
minerais primários do solo
❍Pares
● Os tetraedros são unidos em pares, 
compartilhando um átomo de 
oxigênio
● São bastante incomuns, sendo 
conhecidos poucos exemplos
● E esses poucos, não tem 
importância marcante
● Não tem mineral importante no 
estudo de solos
Sorossilicatos
Epídoto – Ca2(Al,Fe)Al2O(SiO4)(Si2O7)(OH)
Mineral de maior importância entre os 
sorossilicatos
minerais primários do solo
❍Anel
● Os tetraedros de SiO4 
estão polimerizados 
formando figura fechada 
com forma de anéis
Ciclossilicatos
Turmalina - (Na,Ca)(Li,Al)3(Fe,Mn,Al)6(BO3)3(Si6O18)
É encontrado em rochas sedimentares com contribuição 
destas magmáticas. Contém elevada quantidade de boro, e 
esta é, provavelmente a única fonte de boro no solo, que é 
nutriente essencial para o desenvolvimento das plantas. É 
muito resistente ao intemperismo e está frequentemente 
na fração areia de solos, porém em pequenas quantidades
● Hexagonais
● Triangulares
● Quadrados
minerais primários do solo
❍Cadeia
● Um dos grupos mais importantes 
do silicatos e a sua estrutura 
resulta da polimerização dos 
tetraedros de SiO4, de maneira a 
formar cadeias
Inossilicatos
Piroxênio - (Mg,Fe,Ca)2Si2O6
Comuns em rochas magmáticas. São altamente susceptíveis ao intemperismo 
e sua permanência no solo é precária, não sendo encontrada na fração areia
Anfibólios - (Si,Al)8O22X2Y5(OH,F)2, onde Y=Mg,Fe,Al,Mn e X= Ca,Na,K
Dentro dos anfibólios, hornblenda é o mineral mais importante. Está 
associada à rochas magmáticas e metamórficas
Quimicamente são similares, e igualmente susceptíveis ao intemperismo. Solos derivados de rochas 
ricas nestes minerais terão teores elevados de ferro, e um suprimento grande de Ca2+ e Mg2+
● Cadeia simples
● Cadeia dupla
minerais primários do solo
❍Lâmina ou folha
● Existem filossilicatos primários e secundários
● Os primários originam-se sob as condições de 
formação das rochas magmáticas e metamórficas
● Sofrem clivagem em folhas finas
Filossilicatos
Micas - X2Y4-6Z8O20(OH,F)4, onde X=K,Na,Ca; Y=Al,Mg,Fe,Li e Z=Si,Al
Importantes minerais constituintes de rochas metamórficas, magmáticas e 
sedimentares. Cerca de 4% da crosta terrestre são formados por mica. Por 
intemperismo das micas são originados diversos minerais de argila (filossilicatos 
secundários) importantes nos solos agrícolas. As principais micas são a biotita e 
a muscovita. A muscovita libera principalmente potássio, e juntamente com os 
feldspatos potássicos, representa a reserva mineral deste nutriente no solo.
Cloritas – (Mg,Fe)3(Si,Al)4O10(OH)2·(Mg,Fe)3(OH)6
Amplamente encontradas em rochas metamórficas, e ocasionalmente em rochas magmáticas. Cloritas 
alumínicas persistem no solo (comuns).
minerais primários do solo
❍3D
● Tetraedros de SiO4 ligados tridimensionalmente;
● Todos os oxigênios dos vértices dos tetraedros são 
compartilhados com os tetraedros vizinhos;
● Resultando uma estrutura fortemente 
unida e estável.
Tectossilicatos
Grupo da Sílica - SiO2
Mais comum é o quartzo e sua abundância depende da riqueza do material de origem, 
invariavelmente se encontra quartzo nas diferentes camadas dos solos. O quartzo se 
concentra nas frações grosseiras (areia e silte), chegando a concentrações de 50 a 90%, 
sendo também encontrado em pequena quantidade na fração argila grossa de muitos solos.
Feldspatos - (K,Na,Ca)(Si,Al)4O8
São os tectossilicatos maisabundantes e importantes da crosta terrestre, compondo 60% 
(em massa) nas rochas magmáticas. Constituem uma fonte potencial de nutrientes (K e Ca) 
para a plantas.
minerais primários do solo
❍De todos, os de cálcio e magnésio são muito frequentes 
em solos, especialmente o de cálcio. 
❍Apresentam elevada capacidade de dissolução, fazendo 
com que tenham rápida distribuição no solo. 
❍Em climas áridos e semiáridos há uma tendência de 
acúmulo de carbonatos, podendo formar no solo 
camadas muito ricas em carbonatos, que poderá 
endurecer e formar um impedimento ao 
desenvolvimento radicular (horizonte petrocálcico).
Carbonatos
Calcita (CaCO3) e dolomita (Ca,Mg)CO3
Aplicados nos solos como fertilizantes (Ca2+ e Mg2+) e corretivo da acidez do solo.
minerais primários do solo
❍Minerais cuja fórmula incorpora o radical 
SO4
❍Tem solubilidade maior que a calcita e 
consequentemente é mais móvel
● O gesso resultante da fabricação de 
fertilizantes fosfatados, também é 
utilizado como condicionador de solos
Sulfatos
Gesso ou Gipso - CaSO42H2O
Forma mais estável do sulfato de cálcio no solo. É pouco comum nos solos, sendo somente 
encontrados em solos de ambientes áridos e semiáridos
minerais primários do solo
❍Minerais cujas fórmulas contém o grupo iônico PO4
❍A fonte natural inicial do fósforo é a apatita, 
principalmente em solos pouco intemperizados
❍É o mineral mais importante dos fosfatos
❍Forma um grupo muito frequente em rochas magmáticas, 
sendo encontradas em rochas metamórficas e 
sedimentares
Fosfatos
Apatita - Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)
Nunca aparece como constituinte principal das rochas, exceção feita aos minérios fosfáticos. O mais 
comum destes minerais é fluorapatita Ca5(PO4)3F. A hidroxiapatita, Ca5(PO4)3OH, é constituinte de osso e 
dentes animais (rochas sedimentares ricas em esqueletos animais).
minerais primários do solo
❍Minerais que contém um ou mais elementos 
metálicos em combinação com o oxigênio
❍Hidróxidos são aqueles óxidos que contém água ou 
hidroxila (OH) em sua composição
Óxidos
Óxidos de Ferro
Magnetita (Fe3O4) é o único óxido de ferro que não pode ser formado no solo, é herdado do material de 
origem. Rochas basálticas apresentam maiores proporções de magnetita, em relação a outras magmáticas. 
Muito resistente e se acumula nas frações grosseiras (areia e silte), mas existem evidências de que se 
altera em condições de intenso intemperismo, e libera micronutrientes como Zn, Mn e Co.
Óxidos de Titânio
Ilmenita (FeTiO3) formados originalmente em rochas 
magmáticas e metamórficas. Altamente resistente e 
identificados nas frações grosseiras. Não é comum de ser 
usada como minério de ferro, mas sim do titânio.
minerais seCundários do solo
❍O mineral secundário é aquele formado a partir de outro que 
formou-se originalmente na gênese de uma rocha magmática ou 
metamórfica
❍Dentre os minerais presentes no solo destacam-se dois grupos 
principais:
Filossilicatos (argilominerais)
Ilita, Esmectita, Vermiculita e 
Caulinita
Óxidos e hidróxidos de 
ferro e alumínio
Gibbsita, Hematita, 
Goethita e Ferrihidrita
❍Lâminas ou folhas
● Existem filossilicatos primários e secundários
● Os secundários são formados por 
intemperismo e posterior síntese, ou 
por transformação dos minerais 
primários ou secundários 
preexistentes nas condições de 
alteração
Filossilicatos
Argilominerais
Filossilicatos que ocorrem principalmente na fração argila (< 2 m) 
dos solos; A importância e contribuição às propriedades físicas e 
químicas dos argilominerais são decorrentes das propriedades 
coloidais, da área específica e reatividade superficial.
minerais seCundários do solo
Minerais 2:1
Minerais 1:1
Octaedro de Al+3
Tetraedro de Si+4
↑
Atração entre as camadas é pequena (Forças de Van der Waals) e estas 
camadas podem distanciar-se ou aproximar-se, com a entrada de moléculas 
de água ou cátions hidratados.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Camadas são fortemente unidas porque os Oxigênio basais dos tetraedros de 
uma camada ficam muito próximos dos octaedros da camada seguinte.
↓
Ilita (grupo das micas)
Mineral parcialmente expansivo; comuns 
em solos originários de rochas graníticas 
(ígneas); fonte de K para as plantas.
minerais seCundários do solo Filossilicatos
Esmectita (grupo das micas)
Mineral muito expansivo; comuns em solos jovens; grande capacidade de 
reter cátions; provoca rachaduras em solos; origina-se primariamente das 
rochas ígneas.
Vermiculita
Mineral expansivo; comuns em solos jovens; grande capacidade de reter 
cátions; quando aquecida a 800°C é muito usada como substrato; ocorrem em 
rochas máficas. São os minerais com a maior CTC no solo.
Caulinita
Mineral mais comum em regiões com elevada precipitação 
pluviométrica; origina-se a partir de qualquer tipo de rocha.
A precipitação abundante associada a drenagem livre do 
meio, provoca a lixiviação intensa de bases e sílica e 
associado a valores de pH baixo favorece a formação de 
caulinita no solo. A proporção de Si e Al devem ser 
semelhantes.
CaracterísticasCaracterísticas: não expansivo; baixa capacidade de reter 
cátions; retenção de ânions (nitratos), baixa reserva de 
nutrientes, maior estabilidade física e menor erodibilidade; 
maior compactação e menor infiltração; baixa sorção de 
metais pesados.
minerais seCundários do solo Filossilicatos
❍Óxidos, hidróxidos e oxihidróxidos de Alumínio
● Diversos óxidos, hidróxidos e oxihidróxidos de alumínio são encontrados nos solos, 
sendo mais comuns as formas hidroxiladas [Al(OH)3].
❍Óxidos de Ferro
● Os óxidos de Fe influenciam grandemente as propriedades do solo. Juntamente com 
a matéria orgânica contribui para sua pigmentação (cor do solo), o tipo de óxido de 
Fe determina a cor do solo.
❍Óxidos de Manganês
● São formados a partir dos produtos do intemperismo de silicatos primários que 
contém Mn como alguns piroxênios, anfibólios e micas. Os mais conhecidos são a 
pirolusita (bMnO2) e a manganita (gMnOOH)
minerais seCundários do solo Óxidos e hidróxidos 
de ferro e alumínio
minerais seCundários do solo Óxidos e hidróxidos 
de ferro e alumínio
Gibbsita Al(OH)3
É o hidróxido de alumínio mais comum em solos com intenso 
intemperismo. 
É originário da alteração de materiais que contém Al, como 
feldspatos, minerais de argila, micas, etc., sob condições de 
intensa lixiviação de bases e sílica. 
As condições de formação, implicam em pH ácido, ainda que não 
excessivamente ácido, e que não coexistam minerais 2:1. 
Teores muito elevados de matéria orgânica no solo inibem a 
formação de gibbsita pela complexação do Al. 
Tais condições ocorrem frequentemente em ambiente tropical, 
onde são encontrados muitos solos com presença de gibbsita na 
fração argila.
Hematita (aFe2O3)
Óxido de Fe; dando coloração vermelha ao solo; 
ocorrem principalmente em solos de zonas 
tropicais em ambientes de boa drenagem.
minerais seCundários do solo
Goethita (aFeOOH)
Oxi-hidróxido de Fe; dando coloração amarela e bruno 
avermelhado ao solo; ocorrem principalmente em solos 
de clima úmido temperado, tropical e subtropical. A 
goethita tem alta estabilidade nos solos.
Ferrihidrita, Fe5(O4H3)3
Óxidos de Fe; dando coloração bruno avermelhado a 
ocre ao solo; ocorrem principalmente em ambientes 
com má drenagem (hidromórficos).
Óxidos e hidróxidos 
de ferro e alumínio
❍Físico do solo: Físico do solo: 
● Granulometria e textura dos Granulometria e textura dos 
solossolos
● Estrutura dos solosEstrutura dos solos
● Infiltração e permeabilidade dos Infiltração e permeabilidade dos 
solossolos
● Consistência dos solosConsistência dos solos
minerais do solo e propriedades do solo
❍Químico do solo: Químico do solo: 
● Reserva e fornecimento de Reserva e fornecimento de 
nutrientesnutrientes
- Solo “pobre” quimicamenteSolo “pobre” quimicamente
- Solo “rico” quimicamenteSolo “rico” quimicamente
● Interação com a solução do solo Interaçãocom a solução do solo 
(íons e água do solo)(íons e água do solo)
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Atividades de fixação do conhecimento
● 1ª Questão – Por quais razões é importante estudar e conhecer a composição 
mineralógica dos grãos componentes dos solos?
● 2ª Questão – Quais motivos vão determinar os minerais que estarão presentes nos 
solos? E em ambientes tropicais, como o Brasil, como será o solo e seus minerais?
● 3ª Questão – Qual é a diferença de argila (termo granulométrico) com relação aos 
argilominerais?
● 4ª Questão – Por quais razões os argilominerais são os minerais que mais 
provocam diversas propriedades físicas e químicas dos solos?
Obrigado
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