apostila de geologia e mineralogia nova

apostila de geologia e mineralogia nova

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GEOLOGIA E MINERALOGIA

Prof. Dr. Fabio Olivieri de Nobile

Elaborada por: Prof. Dr. José Marques Junior

Conteúdo

CAPÍTULO 1 - O SOLO E O ECOSSISTEMA

1.1. Introdução

A agricultura é a exploração da energia solar possível pelo suprimento adequado de água e nutrientes para manter o crescimento das plantas (MONTEITH, 1958).

O comportamento das plantas quer sejam pertencente à vegetação natural ou as referentes aos ecossistemas agrícolas, depende de uma série de fatores diretos ou qualidades do ambiente (Tabela 1). Estas qualidades, por sua vez, dependem de fatores indiretos.

Tabela 1- Qualidades ecológicas do ambiente agrícola e seus fatores determinantes (Resende, 1988).

Qualidade do ambiente quanto a fatores diretos

Fatores determinantes destas qualidades (indiretos)

Abióticos

R - Radiação solar

Latitude, altitude, exposição, cobertura vegetal, nebulosidade, unidade atmosférica, poluição atmosférica

A - Água

Precipitação, evapotranspiração, solo, planta

T - Temperatura

Latitude, altitude, exposição e constituição do solo

O - Oxigênio

Drenagem e permeabilidade do solo

G – Gás Carbônico

Organismos, latitude, altitude, exposição e atividade industrial

V - Vento

Exposição, latitude, altitude, relevo, continentabilidade

N - Nutrientes

Solo, organismos, clima

Agrícolas

E - Suscetibilidade á erosão

Precipitação, solo (inclui relevo), cobertura

M - Impedimento à mecanização

Relevo, textura, pedregosidade, drenagem, tipo de arqila

Bióticos

P - Pragas

D - Doenças

H - Homem

As qualidades se interdependem fortemente. Os nutrientes constituem uma destas qualidades. As inter - relações de dependência entre os nutrientes (N) e os fatores indiretos (solo, organismos, clima) e ainda as inter - relações entre nutrientes e outros fatores diretos, tais como radiação solar (R), água (A), temperatura (T), oxigênio (O) e erosão (E), mostram a rede de relações existente

R

A

T

O

E

ORGANISMOS

NUTRIENTES

SOLO

CLIMA

(a) (b)

NUTRIENTES

Figura 1- Esquema mostrando nutrientes como dependendo (a) genericamente do solo, clima e organismos, (b) das interações com outras qualidades do ambiente, como radiação (R), água (A), temperatura (T), oxigênio (O) e erosão (E) (Resende, 1988)

O homem diante de seus problemas ambientais tem assumido duas atitudes: ou os enfrente tentando reduzi-los (práticas de redução), ou busca conviver com os mesmos (práticas de convivência). A adubação e a irrigação são práticas de redução dos problemas de deficiência de nutrientes e água, respectivamente. O uso de variedades tolerantes mostra o uso de práticas de convivência.

Tabela 2. Classificação das práticas agrícolas, em práticas de redução e de convivência. Estão excluídos os deltas biológicos (pragas, doenças, etc), geográficos (localização, transporte etc.) e socioeconômicos.

Deltas

Práticas de redução

Práticas de Convivência

Nutrientes, ∆F

Adubação, calagem, aplicação de gesso, adubação verde etc.

Espécies e variedades selecionadas; agricultura nômade com pousio e queima

Água, ∆A

Irrigação, "mulch", terraços, sulcos

Espécies e variedades selecionadas; coso lavoura seca; plantas de ciclo curto e época de plantio; culturas em faixas; "mulch".

Oxigênio, ∆O

Drenagem, enleiramento.

Espécies (arroz) e variedades selecionadas;

Erosão, ∆E

Terraceamento, cordões em contorno, terraços em patamar, banco ou escada; banquetas individuais; cultivos alternados; enleiramentos permanentes; valetamento; coveamento e encordoamento do mato.

Semeadura em curvas de nível; cultura em faixas; cobertura do terraço; cultivos alternados; renques de vegetação cerrada; agricultura nômade, pequenos talhões; consorciação de culturas

Mecanização, ∆M

Pouco usadas: nivelamento de terreno; preparo de terraços; retirada de pedras.

Ajustes dos implementos cada vez mais levem até a tração animal e mesmo implementos manuais, conforme o agravametno do desvio. Ajuste do implemento (tamanho das rodas, pro exemplo).

Tempeartura, ∆T

Mulch", sombreamento, combate à geada, estufa, estufim (fermentação de material orgânico e cobertura plástica).

Espécies e variedades selecionadas; época de plantio; profundidade de plantio.

Luminosidade, ∆L

Estufas, sombreamento, pintar branco.

Espécies e variedades selecionadas; época de plantio; sombreamento.

Gás carbônico,∆C

Direcionamento, decomposição biológica.

Espécies, variedades e espaçamento

Vento, ∆V

Quebra-vento, alinhamento

Espécies e variedades selecionadas; trato conforme hora do dia.

Poder-se-ia, por exemplo, representar esses problemas em forma de um tetraedro, onde o homem estaria no topo, e os organismos, clima, solos seriam a base.

Organismos

Solo

Clima

Influência dos aspectos sócioeconómicos

Figura 2. Inter-relações representadas pelo tetraedro (Resende, 1982)

1.2. Os Solos nos Ecossistemas

A posição do solo como divisor de ambientes é justificada pela sua posição peculiar - Pedosfera.

Pedosfera

Figura 3. O solo (pedosfera) como “interface” entre litosfera, atmosfera, hidrosfera e biosfera. (Resende, 1988)

Ecossistema é um sistema dinâmico e não há como compreender as relações solo-planta sem esta atenção para o funcionamento global deste sistema. A ecotessela (fitossela + pedotessela) engloba todo o ecossistema e permite, por exemplo, o entendimento da ocorrência de um solo pobre e vegetação rica numa região pluviosa (Floresta Amazônica) e solo pobre numa região com deficiência de água (Cerrado).

Figura 4. Esquema mostrando o ecossistema (tessela) formado de fitotessela e pedotessela. A ecotessela pode ser rica em nutrientes, estando estes praticamente só na fitotessela (floresta amazônica) ou na pedotessela (caatinga) (Resende, 1988).

Os solos mais profundos permitem a existência de um ecossistema mais estável (Figura 5).

Figura 5. Esquema simplificado da sucessão de ambientes. As espécies adaptadas às condições adversas (à esquerda) apresentam grande capacidade de dispersão e usam a maior parte de seu suprimento energético na reprodução. À direita, onde a estabilidade é regra, predominam espécies capazes de vencer a competição por espaço, usando maior quantidade de energia na especialização de funções. (Modificado de PASCHOAL, 1987)

Além disso, uma variação relativamente pequena no relevo pela ação das forças bioclimáticas que transformam a rocha em solo, determina grandes variações no solo.

Figura 6. Fatores de formação do solo e pedogênese.

Quando as forças bioclimáticas são pouco intensas, como numa região mais seca, ou a rocha for muito resistente, os solos mais velhos - como os Latossolos - tendem a não existir e os imediatamente mais novos ocupam as suas posições.

A heterogeneidade de ambientes é, portanto, menor nos solos mais velhos (Chapadões do Planalto Central) e maiores nos solos mais jovens. No Agreste Pernambucano, por exemplo, numa mesma propriedade existem solos que se prestam a pastagem (capim-raiz), enquanto a mandioca, muito importante na fabricação da farinha, só pode ser plantada nos solos mais profundos.

CAPÍTULO 2 - ESPÉCIE MINERAL

2.1. Introdução

Espécie mineral é qualquer fase cristalina de natureza inorgânica. Essa definição impõe de imediato, as 3 condições necessárias e suficientes para definir espécie mineral: a - caráter inorgânico; b - ocorrência natural; c - estrutura cristalina. Qualquer parte do universo que preencha essas 3 condições é espécie mineral.

As rochas e os solos são formados, na sua quase totalidade, de minerais de diferentes espécies. Todos os minerais têm em comum o fato de possuírem estrutura cristalina. As propriedades de cada mineral decorrem da sua composição química e da natureza cristalina, ou seja, da sua condição de cristal. Então, o conhecimento do estado cristalino é fundamental para o estudo de mineralogia e, portanto, dos solos.

2.2. Noções de cristalografia

A cristalografia é uma ciência que estuda o estado cristalino e foi desenvolvido inicialmente como um ramo da mineralogia que estuda a estrutura interna, a forma externa e as leis que governam o crescimento de cristais.

Todos os minerais têm uma determinada estrutura cristalina, isto é, seus íons constituem um espaço cristalino próprio e privativo da espécie. Isto equivale a dizer que cada espécie mineral pertence a um determinado sistema e possui uma cela unitária específica.

2.2.1. Cristalinidade e Cela Unitária

A característica fundamental do estado cristalino é o arranjo regular dos átomos, moléculas ou íons nas três direções do espaço. À distância, a partir da origem comum, a cada um dos átomos situados nos eixos cristalográficos X, Y e Z definem os parâmetros ao, bo e co da cela unitária (Figura 7). Os eixos cristalo- gráficos definem os ângulos a, β e γ, que combinados com os parâmetros caracterizam as substâncias cristalinas.

Figura 7 - Eixos cristalográficos X, Y e Z, parâmetros e cela unitária.

Alguns conceitos devem ser entendidos de maneira bastante clara:

- Estrutura cristalina: minerais de arranjo atômicos (e moleculares) regulares de grande extensão em três dimensões.

- Estrutura não cristalina: não há o padrão anterior e o ordenamento dos átomos é apenas local ou de pequena extensão. Ex.: Alofana.

- Estrutura para-cristalina: minerais tem ordenamento atômico em pelo menos uma direção cristalográfica. Ex.: lwojolita.

Cela unitária: o arranjo espacial dos átomos de um determinado cristal pode ser descrito pelo tamanho e forma de uma unidade estrutural tridimensional, denominada cela unitária, e pelo padrão dos átomos contidos na mesma. A forma e o tamanho da cela unitária são especificados pelo comprimento de suas arestas e os ângulos entre as mesmas (Figura 8).

Figura 8 - Representação da cela unitária em cristal de goethita.

- Distância interplanar: é a distância entre dois planos paralelos do retículo cristalino, os quais contêm átomos, moléculas ou íons e podem ser traçados arbitrariamente (Figura 9). À distância interplanar é representada pela letra d e medida em angstrom, que é igual a 10-8 cm.

Figura 9 - Representação do retículo cristalino, assinalando-se algumas famílias de planos possíveis, com as distâncias interplanares d correspondentes.

- Espaçamento basal: é um certo d que separa planos do retículo perpendicular ao eixo cristalográfico Z, e que nos argilominerais é um plano de fraqueza pelo qual o mineral se quebra facilmente ao longo de superfícies planas. Esta última propriedade denomina-se clivagem (Figura 10).

Figura 10 - Planos de clivagem da mica.

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