MINERALOGIA DAS AMOSTRAS DE SOLO

Os solos desenvolvem-se segundo dois tipos de processos fundamentais. O primeiro, diz respeito à interação dos minerais presentes nas rochas da crusta, com o meio que os envolve, nomeadamente, os mecanismos e processos de alteração desses mesmos minerais para os quais a água tem um papel fundamental. O segundo, é essencialmente de natureza biológica, as reacções bioquímicas que derivam da presença de microorganismos, plantas e animais nos solos (PÉDRO, 1997).

No presente capítulo será estudado fundamentalmente a resultante da actuação do primeiro tipo de processos que contribuem para o desenvolvimento do solo. Assim, foram identificados os minerais presentes nos solos analisados, tentando-se considerar hipóteses para explicar a sua génese, de acordo com as prováveis condições do meio que lhe deram origem.

Apresentam-se neste trabalho os resultados da análise mineralógica feita às amostras de solo da 1ª Campanha e às amostras da 2ª Campanha. Assim, na Figura 5.1.1 está representada a geologia da área, composta pelas formações que nela se encontram, cuja legenda se encontra no mapa geológico da Figura 3.1.2 do Capítulo 3, e ainda, a localização das amostras de solos que foram analisadas por DRX.

Fig. 5.3.1. – Representação das formações litológicas com a localização das amostras colhidas nas duas campanhas, onde foram feitas análises de DRX

No Quadro 5.3.1 apresentam-se as formações litológicas bem como a associação mineralógica da rocha e dos solos (fracção < 2 mm) nas duas campanhas. Numa sequência estratigráfica as formações serão enumeradas do topo para a base.

10000 10000 11000 11000 12000 12000 13000 13000 14000 14000 15000 15000 16000 16000 -2 3600 0 -236 000 -2 3500 0 -235 000 -2 3400 0 -234 000 -2 33 00 0 -233 000 -2 32 00 0 -2₃₂ 00 0 -2 31 00 0 -2₃₁ 000 -2 30 00 0 -2₃₀ 00 0 -2 29 00 0 -2₂₉ 000 -2 28 00 0 -2₂₈ 00 0 % % % % % % % % % % % % % % % % % % % $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ Lombador

Monte dos Mestres Lançadoiras

Minas de Brancanes

Minas de Neves Corvo

A-do-Corvo

S. Bárbara dos Padrões Neves da Graça Semblana 11A 42A 48A 77A 82A 83A 87A 111A 112A 113A 114A 115A 146A 174A 175A 176A 187A 11Ant 42Ant 48Ant 77Ant 79Ant 82Ant 83Ant 87Ant 111Ant 112Ant 113Ant 114Ant 115Ant 146Ant 174Ant 175Ant 176Ant 187Ant N E W S

Amostras colhidas mais recentemente

%

Amostras colhidas anteriormente à existência da Mina de Neves Corvo

$

Geologia conforme mapa da Figura 3.1.2 0.3 0 0.3 0.6 Kilometers

Quadro 5.3.1. –Descrição macroscópica/mineralogia da rocha do substrato (LECA et al., 1983) e da mineralogia dos solos da 1ª Campanha e dos solos da 2ª Campanha

Macroscopia/ Mineralogia

Mineralogia (fracção < 2 mm) DRX

Litologia Rocha (LECA et

al.,1983)

Solos da 1ªCampanha Solos da 2ª Campanha Aluvião(A) N.T.A. N.T.A. qz, filossilicatos,

plagioclase, jaspe, calcite, anidrite, outros sulfatos,

hematite e m-mg vestigiais Formação de Mértola (FM) qz pouco anguloso, feldspato (albite), micas, epídoto, py, min.

argilosos negros, sericite

qz, filossilicatos, pouco feldsK, plagioclase, jaspe, anidrite, outros

sulfatos, m-mg, hematite vestigial

qz, filossilicatos, pouco feldsK, plagioclase, anidrite, outros sulfatos, m-mg, hematite vestigial Formação de

Brancanes (FB)

xistos c/ matriz filitosa ligeira/ siliciosa c/ micas brancas alteradas,

sericite e clorite c/ py em cubos ou disseminada, nódulos de

jaspe negro,carbonatos por vezes micáceos com

py

qz, filossilicatos, pouco feldsK, plagioclase, jaspe, anidrite, outros

sulfatos, m-mg

qz, filossilicatos, plagioclase, feldsK, jaspe,

anidrite, outros sulfatos, m-mg, py, anatase, hematite Formação de Godinho (FG) qz c/ sericite e clorite, elementos piroclásticos qz-feldspáticos, malaquite N.T.A. qz, filossilicatos, plagioclase, feldsK, jaspe,

siderite, anidrite, outros sulfatos Xistos Verdes e

Violetas (XVV)

hematite, clorite, jaspes com Radiólitos N.T.A. N.T.A. Formação de Grandaços (FGços) nódulos carbonados e silicatos de Mn com alteração para pirolusite

N.T.A. N.T.A.

Formação de Neves (FN)

carbonatos, py, sericite, clorite, nódulos silico-

ferrosos nódulos fosfatados sulfatados com galena e blenda, jaspes lenticulares qz, filossilicatos, plagioclase, feldK, anidrite, m-mg, py vestigial, hematite, outros sulfatos vestigiais qz, filossilicatos, plagioclase, feldsK, jaspe,

anidrite, m-mg, py, R. Vulcânicas Ácidas (VA) Qz (ext. ondulante) e feldspato (albite/oligoclase) ambos angulosos, biotite alterada, mica branca, clorite, sericite

qz, filossilicatos, plagioclase, feldsK, anidrite,jaspe, siderite, hematite, qz, filossilicatos, plagioclase, feldsK, anidrite, jaspe, m-mg vestigial, hematite, R. Vulcânicas básicas (VB) lavas espilíticas e diabases: calcite, albite

piroxenas e minerais opacos N.T.A. N.T.A. Quartzitos de Lançadoiras (QL) qz, óxidos de Fe, turmalina, zircão N.T.A. N.T.A.

Devido às dificuldades de reunião de informação relativamente à rocha encaixante, optou-se por uma descrição macroscópica/microscópica da rocha (LECA et al., 1983) para comparação com os minerais constantes dos solos, no sentido de perceber a alteração ocorrida (Quadro 5.3.1). Verifica-se que, as amostras de solos colhidos na 1ª Campanha quando comparados com as amostras de solos colhidas na 2ª Campanha, apresentam composições mineralógicas semelhantes, de acordo com os dados disponíveis. Optou-se assim, por identificar e apresentar seguidamente, apenas os resultados referentes aos solos colhidos na 2ª Campanha.

No Quadro 5.3.2 está representado o resultado da análise mineralógica semiquantitativa feita às amostras totais (fracção < 2mm) colhidas na 2ª Campanha, a partir dos difractogramas obtidos em amostras não orientadas.

Quadro 5.3.2. – Resultados semiquantitativos da análise DRX das amostras totais dos solos colhidos na 2ª Campanha representados em %

Amostra qz filosil feldsK plagioc jaspe calcite siderite py anatase goet hem m-

mg anidr outr. sulf 11A 55 10 1 20 4 0 1 0 2 tr 1 tr 3 3 42A 55 10 tr 22 4 tr 1 tr tr 0 1 1 3 3 48A 58 12 tr 19 3 0 1 0 tr tr 1 1 2 3 77A 68 15 2 6 1 tr 1 2 1 tr 1 3 2 tr 79A 73 10 3 7 1 1 tr tr 1 tr tr 0 2 tr 82A 61 20 2 8 0 tr 1 2 tr 0 1 3 2 tr 83A 66 17 4 9 1 0 2 tr tr tr 0 tr 3 tr 87A 64 15 2 9 1 0 3 0 tr 1 0 2 3 tr 111A 52 10 tr 20 5 tr 1 0 tr 0 2 tr 4 6 112A 53 12 0 18 3 0 1 0 1 1 2 1 4 4 113A 50 18 1 8 1 2 3 3 3 3 1 3 4 tr 114A 50 20 2 12 4 tr 2 tr tr tr 0 2 4 4 115A 60 12 tr 13 3 tr 1 tr 1 1 1 tr 4 4 146A 54 15 tr 13 3 3 2 1 1 tr 1 1 3 3 174A 53 18 2 13 1 tr 2 tr 3 tr 1 1 3 3 175A 59 20 2 7 1 tr 2 0 1 tr tr 2 4 2 176A 65 18 1 6 0 0 3 2 tr tr 0 2 3 tr 187A 50 16 2 18 4 0 1 tr tr tr 1 1 3 4 190A 54 14 tr 22 3 0 1 0 tr 0 0 tr 2 4

qz:quartzo; filosil:filossilicatos; feldsK:feldespato potássico; plagioc:plagioclase; py:pirite; goet:goethite; hem:hematite; m-mg:magnetite-maghemite; anidr:anidrite; outr. sulf:outros sulfatos

No Quadro 5.3.3 estão representados os minerais analisados em diagramas orientados nas amostras da fracção argilosa (<2 mm) dos solos.

Quadro 5.3.3.- Minerais da fracção argilosa (<2 mm) das amostras de solos colhidas na 2ª Campanha e desenvolvidos a partir das várias formações geológicas

Mineralogia da fracção argilosa dos solos recentemente colhidos

Formações geológicas Amostras Minerais

Aluvião (A) 146A qz, mica, caulinite, feldspato, magnetite, alunite, anidrite, hematite, goethite Formação de Mértola (FM) 11A, 42A, 48A, 87A,

176A, 187A

qz, HIV, mica, caulinite, feldspato, anidrite, magnetite, alunite, hematite, goethite,

vermiculite Formação de Brancanes

(FB)

111A, 112A, 113A,174A, 190A

qz, mica, caulinite, feldspato, magnetite, alunite, anidrite, hematite, goethite

Formação de Godinho (FG) 114A, 115A, 175A, qz, mica, caulinite, feldspato, magnetite, alunite, anidrite, hematite, goethite, HIV,

anfíbolas Xistos Verdes e Violetas

(XVV)

N.T.A. ---

Formação de Grandaços (FGços)

N.T.A. ---

Formação de Neves (FN) 79A, 82A, 83A qz, vermiculite vestig., mica, caulinite, clorite vestig., anidrite, feldspato, magnetite, goethite R. Vulcânicas ácidas (VA) 77A qz, vermiculite vestig., mica, caulinite R. Vulcânicas básicas (VB) N.T.A ---

Quartzitos de Lançadoiras (QL)

N.T.A. ---

qz:quartzo; HIV: vermiculite-hidroxi Al ou Fe; vestig.: vestigial; N.T.A. - não tem amostras

O quarzto, o feldspato potássico e a plagioclase representam mais de 70% da composição das amostras totais dos solos. Cerca de 15% dos minerais que compõem as amostras, correspondem a minerais do grupo dos filossilicatos. Os restantes 15% correspondem geralmente a óxidos e oxi-hidróxidos, um carbonato (siderite), sulfatos e um sulfureto (pirite). A calcite é práticamente inexistente, ocorrendo apenas em duas amostras na análise total do solo, não tendo sido identificada na fracção argilosa.

O quartzo, é um mineral bastante resistente à meteorização e por isso é herdado da rocha original, nas amostras da área em estudo encontra-se com concentrações superiores a 50 %. O feldspato potássico e a plagioclase, são minerais herdados, fazendo ambos parte do grupo dos feldspatos, dos quais, as concentrações em plagioclase são superiores às concentrações em feldspato potássico.

A magnetite e a maghemite são óxidos de ferro pertencentes ao grupo das espinelas, também presentes nas amostras totais dos solos da área de estudo. A magnetite é um mineral herdado da rocha a partir da qual o solo se desenvolveu.

A maghemite é um óxido de ferro presente em regiões tropicais e temperadas nomeadamente em Portugal (ABREU et al., 1988; ABREU & ROBERT, 1985,1987). Por vezes é dificil distinguir os dois minerais por apresentarem distâncias de difracção muito semelhantes. No caso presente das amostras de solo da área em estudo, o mineral parece ocorrer juntamente com a magnetite, por isso se refere o par magnetite-maghemite.

Nos restantes 15% de minerais presentes nas amostras totais dos solos foi ainda identificada a pirite, que é um sulfureto herdado da rocha encaixante e presente na mineralização. A oxidação da pirite é um dos processos que ocorre quando o mineral está em contacto com o ambiente superficial oxidante. Segundo ABREU (1986) “A acção dos microorganismos é uma peça fundamental no ciclo geoquímico do ferro” sendo parte integrante desse mesmo processo. Deste modo, e de acordo com o autor citado a intervenção dos microorganismos pode conduzir a: obtenção de energia por oxidação do Fe(II); precipitação do ferro nos tecidos microbianos; redução do Fe(III). Estudos posteriores efectuados por YU et al. (2001) vêm reforçar as anteriores afirmações. De acordo com uma experiência efectuada pelos autores em laboratório em que ocorreu oxidação de pirite pelo cultivo de T. ferroxidans (bactéria responsável pelas reacções, neste caso com a pirite) em condições aeróbicas a 32ºC, indicam numa primeira fase, considerada como um período de retardamento do crescimento “lag phase” (400h) da actividade microbiana do T. ferroxidans, a oxidação da maior parte no enxofre. No entanto, quando a actividade microbiana apresenta um crescimento exponencial (segunda fase) a oxidação dá-se no ferro e no enxofre sem preferência por um dos elementos, mostrando assim a importância destas bactérias na oxidação da pirite.

Foi também identificada, nas amostras totais dos solos, a siderite, um carbonato de Fe. A siderite é essencialmente um mineral herdado, e que foi formado a partir de sedimentos depositados na presença de matéria orgânica, cuja actividade biológica desenvolvida em condições anaeróbicas tem um importante papel (GAINES et al., 1997).

Por fim, foi ainda identificado na amostra total dos solos um sulfato de Ca pouco hidratado, a anidrite. Esta pode ocorrer por precipitação em ambientes de bacias marginais de baixa profundidade, onde ocorre evaporação. Este mineral precipita a partir de soluções

concentradas salinas a temperaturas superiores a 42ºC. Ocasionalmente integra a ganga em veios hidrotermais ou, ocorre por sublimação de produtos presentes nas fumarolas. Regra geral, o gesso é a forma de sulfato de cálcio mais comum (BLANC- VALLERON et al., 1997; GAINES et al., 1997), no entanto, nos solos estudados, esta forma de sulfato de Ca não está presente. Nas amostras de solo da área em estudo, a anidrite pode pois ser herdada dos sedimentos marinhos depositados na maior parte do Alentejo, aqui representados pela FM, do Grupo do Flysch. No entanto, a anidrite pode ainda surgir nestes solos como neoformação a partir de soluções aquosas muito mineralizadas com elevadas concentrações de Ca e sulfatião possiveis de ocorrer na área de estudo e ainda, às condições climáticas da região, que podem atingir temperaturas muito elevadas no verão e que favorecem essa reacção.

Os minerais presentes na fracção argilosa dos solos (Quadro 5.3.3), determinados em amostras orientadas, são geralmente: quartzo, mica, caulinite, feldspato, magnetite, goethite, alunite, hematite e anidrite. No entanto, as amostras da FN e, a amostra das rochas VA, não têm alunite ocorrendo também nestas amostras vermiculite vestigial. A amostra de solo desenvolvido nas rochas VA, além da ausência de alunite, também não contém anidrite, feldspato, magnetite e hematite. Os solos, desenvolvidos nas FM e FG contêm ainda vermiculite-hidroxi Al ou Fe (HIV) que em regra está associada a condições do meio específicas (pH entre 3 e 5 e drenagem pouco eficiente), que permitam a existência do alumínio e ou ferro sob formas catiónicas, as quais não são mobilizadas do meio em condições de drenagem deficitárias. Na FN pode ainda identificar-se alguma clorite. Os filossilicatos identificados nesta fracção, são essencialmente micas e caulinite e ainda HIV e vestígios de vermiculite.

As micas do tipo ilite são minerais 2:1 que ocorrem nos solos normalmente herdados das rochas sobre as quais se desenvolvem (FANNING et al., 1989; ABREU, 1994).

A caulinite é composta por camadas 1:1, formando-se geralmente a partir da alteração dos minerais primários. A caulinite pode, por exemplo, ser formada a partir dos feldspatos, ou pode ainda ser um mineral herdado, se ocorrer em solos desenvolvidos a partir de rochas sedimentares, que a contenham na sua constituição (ABREU, 1994). Segundo DIXON (1989) as caulinites podem ocorrer em solos com valores de pH muito diferentes e, em práticamente todos os tipos de solos.

As formações litológicas nas quais os solos amostrados se desenvolveram, são de origem sedimentar e vulcano-sedimentar. Assim, a caulinite analisada nas amostras de solo da região de Neves Corvo pode ser um mineral herdado, ou pode ainda ser um produto da alteração dos também presentes feldspados ou de outros silicatos em cuja constituição esteja presente o alumínio.

A vermiculite encontrada nestas amostras é vestigial. A vermiculite é um filossilicato do tipo 2:1. É em geral um mineral secundário resultante da alteração de minerais primários como as micas ou mesmo feldspatos, anfíbolas ou piroxenas (FANNING et al., 1989; ABREU & VAIRINHO, 1990; ABREU & VAIRINHO, 1991).

Foi identificada ainda a vermiculite-hidroxi Al ou Fe (HIV). Estes minerais resultam da alteração em condições ambientais controladas dos minerais dos grupos das

micas, vermiculites, esmectites, por a libertação de Al3+ e com a conservação da estrutura

2:1. Este catião sofre hidrolize e forma policatiões que vão ocupar o espaço intercamada dos minerais 2:1, no sentido de neutralizar a carga negativa das camadas e estabelecer ligação entre elas (BARNHISEL et al., 1989). Estes minerais formam-se à temperatura ambiente e, normalmente a pH ácido entre 3 e 5.

Os óxidos e hidróxidos de Fe diferenciam-se entre si de acordo com a sua estrutura cristalina, sendo a unidade base da estrutura, o octaedro. O átomo de Fe é rodeado por 6 iões O+OH formando um empacotamento hexagonal ou cúbico (ABREU, 1986; SCHWERTMANN & TAYLOR, 1989).

De entre os óxi-hidróxidos de Fe presentes e, possívelmente os mais representados nestas amostras de solo da área de Neves Corvo, contam-se: a hematite, a goethite e, o par magnetite-maghemite, este último já referido em parágrafos anteriores.

Os óxidos e oxi-hidróxidos que ocorrem com mais frequência nos solos são a goethite e a hematite, nestes minerais pode ocorrer substituição isomórfica do Fe pelo Al. No entanto, nunca pode exceder determinada proporção que é de 0-33 moles % na goethite e, 0-15 moles % na hematite (ABREU, 1986). Segundo alguns autores (ABREU, 1986; SCHWERTMANN & TAYLOR, 1989) a goethite pode coexistir com a hematite ou até com formas menos estáveis como a lepidocrocite ou ferrihydrite. Segundo ABREU (1986) a coexistência da goethite e da hematite está muito condicionada pela concentração em ferro na solução inicial. No entanto, devem ser considerados outros parâmetros e ainda as outras fases sólidas que também se encontram na solução inicial.

Segundo ABREU (1986) a ocorrência destes dois minerais em conjunto ou, a ocorrência apenas da hematite, de acordo com estudos efectuados em solos do Alto e Baixo Alentejo depende essencialmente das condições de drenagem, taxa de libertação do ferro a partir dos minerais ferromagnesianos primários, e ainda, da importância das fases sólidas. Assim, por exemplo, explica o autor que, reunidas determinadas condições de: elevada taxa de libertação de ferro a partir dos minerais ferromagnesianos, condições eficientes de drenagem e, presença de fases sólidas, estar-se-ia perante condições favoráveis à formação de hematite. Outros estudos (SCHWERTMANN & TAYLOR, 1989) parecem apontar as condições climáticas como um factor muito importante para a formação da hematite e/ou goethite. Segundo estes autores a hematite teria restrições de clima, estando aparentemente, relacionada a sua formação, com baixas precipitações e elevadas temperaturas.

Além dos óxidos de Fe foi ainda identificado um óxido de Ti, a anatase. A anatase pode ocorrer como produto de alteração da esfena e ilmenite ou, ser um mineral herdado das rochas eruptivas e metamórficas (GAINES et al., 1997; MILNES & FITZPATRICK, 1989).

Além dos anteriores minerais, fazem ainda parte dos 15% de minerais restantes, os sulfatos, dos quais a anidrite já referida anteriormente e que foi identificada na amostra total, e também na fracção argilosa, juntamente com a alunite.

A alunite é um sulfato de Al e K que tem origem essencialmente na alteração da pirite ou outros sulfuretos, por processos de oxidação e como fonte do enxofre (GAINES et

al., 1997).

Observando a composição mineralógica semiquantitativa de algumas amostras verifica-se que, a concentração mais elevada de pirite se encontra numa amostra da FB colhida a E da mina de Neves Corvo. Esta amostra designada como 113A apresenta também as concentrações mais elevadas de goethite, anatase, anidrite e o par magnetite- maghemite. A amostra 111A também pertencente à FB e colhida junto à mina de Neves Corvo contém (Quadro 5.3.2), por outro lado, as maiores percentagens de sulfatos, como aliás seria de esperar atendendo à mineralização, e provavelmente às condições de drenagem da área.

Verificou-se após observação das características dos solos aqui apresentadas que, os solos da área em estudo são maioritáriamente pouco desenvolvidos, não tendo na sua

maior parte horizontes bem definidos, característica que define os Litossolos. Observou-se ainda que, estes solos são maioritáriamente ácidos e que quase todos os minerais presentes na constituição dos horizontes superficiais destes solos são herdados da rocha originária.

Atendendo à importância da geologia, nomeadamente das formações litológicas da área, e a sua influência nos solos desenvolvidos a partir destas litologias, e tendo em consideração que algumas propriedades importantes dos solos não foram determinadas, foi considerada a utilização da geologia-litologia nos estudos subsequentes de comportamento dos elementos químicos.