GEOCIÊNCIAS MÓDULO 2 GEOQUÍMICA

GEOCIÊNCIAS

MÓDULO 2

GEOQUÍMICA

METEORIZAÇÃO

Maria Manuela Abreu

Professora Catedrática

Instituto Superior de Agronomia

Universidade de Lisboa

METEORIZAÇÃO

A meteorização enquadra-se na lei geral da estabilidade das rochas e dos minerais e corresponde ao conjunto das alterações progressivas sofridas por uma fase sólida em função da natureza (estrutura e composição química) da própria fase sólida e da natureza do ambiente físico, químico e biológico onde está inserida. Como resultado, obtém-se produtos de meteorização estáveis no ambiente que presidiu à sua formação.

A meteorização é um sistema integrado composto por todo um conjunto de variáveis interdependentes. Deste modo, qualquer alteração verificada numa dessas variáveis propaga-se a todas as outras, na maioria dos casos por vias indirectas (Fig. 1).

Fig.1- Sistema de Meteorização. Conjunto de variáveis interdependentes que afectam o sistema.

A meteorização é o resultado da interacção de variáveis como a litologia, o clima, a

geomorfologia e a biologia. Cada variável apresenta características próprias que diferem no espaço e no tempo. Além disso, um sistema é caracterizado por uma dinâmica própria devendo

por isso ser alimentado em energia. As principais fontes energéticas para a meteorização são o sol, a biomassa, o factor hidrodinâmico, a gravidade e a energia das próprias reacções químicas que têm lugar na crusta de meteorização.

Classicamente, a meteorização das rochas pode ser encarada como um conjunto de etapas que tem o seu início na criação de um sistema de microfissuras, onde vão circular as

soluções aquosas, seguida de uma evolução química dos minerais em contacto com estas soluções aquosas, a qual se vai traduzir pela formação de novas fases sólidas e/ou espécies iónicas ou moleculares; os produtos de meteorização.

A meteorização das rochas é, em termos simples, função das características das fases sólidas que as constituem e de um conjunto de factores ambientais de natureza física, química e biológica. Este conjunto de factores define um determinado sistema de agressão.

Rocha + Sistema de Agressão  Produtos de Meteorização

Produtos = Neoformados + Transformados + Espécies em solução + Materiais residuais Por razões de ordem didáctica, é ainda actualmente feita a distinção entre meteorização

física, meteorização química e meteorização biológica. Trata-se de um critério académico que

permite mais facilmente o estudo em separado de factores que actuam conjuntamente no ambiente natural, com maior ou menor predominância de cada um nos vários sistemas de agressão.

Assim, a fracturação e a degradação das rochas (meteorização física) são processos generalizados à superfície do globo, particularmente no caso das rochas granulares. A concepção clássica do processo faz intervir essencialmente factores físicos. Na realidade, as experiências realizadas mais recentemente mostram que o mecanismo essencial implica o desenvolvimento de tensões no interior da rocha ou dos minerais. É pois necessário que haja, à partida, porosidade/fracturas e os factores actuantes sejam múltiplos e variados.

Uma variação de temperatura deve, por exemplo, ser acompanhada, para ser eficaz, da presença de água que pode modificar o seu volume (congelação – liquefacção) ou de sais susceptíveis de cristalizar no interior dos poros. É pois possível conceber a intervenção de factores de natureza quer física quer química, sendo notória a dificuldade em estabelecer fronteiras entre processos; estas só existem enquanto não se possuir um conhecimento global dos mesmos.

Do mesmo modo, a distinção entre meteorização química e meteorização biológica é de certo modo teórica, na medida em que a componente biótica da meteorização, é na realidade uma componente bioquímica.

O modo como a fase sólida reage ao sistema de agressão que sobre ela actua define o mecanismo de meteorização. Este é função das características da fase sólida, essencialmente da sua estrutura e das características do sistema de agressão.

Os produtos de meteorização são essencialmente função das características do sistema de agressão e caracterizam o processo de meteorização.

Fase sólida + sistema de agressão  Produtos de meteorização |_______MECANISMOS ______|

2. SISTEMAS DE AGRESSÃO

Um sistema de agressão é caracterizado por um conjunto de factores de ordem física, química e biológica. Destes, referem-se apenas aqueles que mais directamente influenciam os mecanismos e os processos de meteorização.

Considerando a vertente química da meteorização e simplificando o processo em termos de interacção dum sólido inorgânico com uma solução aquosa, poder-se-ia pensar exclusivamente em termos de interacção litosfera – hidrosfera. No entanto, quer os factores atmosféricos, quer os bióticos (Fig. 1) terão de ser encarados como actuantes através da própria água.

De facto, a fase líquida (a água) é fundamental nos processos de meteorização química e/ou bioquímica, constituíndo o meio com o qual as fases sólidas procuram atingir uma situação de equilíbrio através da meteorização. É através da água que os factores físicos, químicos e bióticos actuam sobre as fases sólidas.

Nesta óptica, os sub-sistemas fase sólida e fase líquida constituem o sistema de meteorização que tende para uma situação de equílibrio. Se considerarmos o "equilíbrio de Donnan" estabelecer-se-à a difusão mútua de iões entre as duas fases de modo a atingir o equilíbrio químico entre elas. No caso mais simples, a água no sistema de meteorização provém da precipitação atmosférica, sendo em geral o seu pH próximo de 5,7. Porém, pode ter valores de pH mesmo inferiores a 5, devido à presença de contaminantes na atmosfera (por exemplo SO2 ou NOx), ou pelas interacções que desenvolve com a biomassa (por exemplo ácidos orgânicos). Em qualquer dos casos, um dos catiões mais abundante na fase líquida é o protão (o qual, recorde-se, é o mais pequeno dos catiões, não possuindo qualquer electrão). Deste modo, possui uma reactividade superior à de qualquer catião.

Relativamente à fase sólida, a fase líquida possui assim um excesso de H+_{, enquanto na}

fase sólida predominam outro tipo de catiões (por exemplo: Si, Al, alcalinos e alcalino-terrosos). O sistema terá pois tendência a atingir uma situação de equílibrio por difusão catiónica entre as duas fases constituintes.

Um dos factores determinantes dos mecanismos e processos de meteorização é o pH. A concentração em protões das águas que vão interactuar com as fases sólidas permite determinar o grau de "agressividade" do sistema de agressão.

A concentração em protões depende, por um lado, da autoprotólise da água, da dissociação do ácido carbónico ou de outros ácidos inorgânicos provenientes de poluentes ambientais ou de compostos orgânicos provenientes da biomassa, cujos grupos funcionais do tipo carboxilo ou fenol (de entre os mais importantes) são potenciais fornecedores de H+ _para

o sistema de meteorização.

Um sistema de agressão é considerado drástico em termos de alteração duma fase sólida se:

(a) a concentração em protões fôr à partida muito elevada (efeito da acidez);

(b) a água fôr constantemente renovada, circulando abundantemente, correspondendo a uma boa drenagem do sistema (efeito de diluição).

Em qualquer dos casos o teor em protões disponíveis para permuta com os catiões da fase sólida é sempre relativamente elevado.

O factor hidrodinâmico, isto é, o fluxo de água através do sistema de meteorização, é outro dos factores actuantes, que por sua vez pode determinar também o factor protónico (concentração de H+_{), que mede a agressividade do sistema de agressão.}

O factor hidrodinâmico depende da quantidade de água disponível (factores climáticos), da morfologia da região onde estão inseridos os materiais a ser alterados (relevo), da textura dos materiais e da posição e flutuação da toalha freática.

Sistemas bem drenados correspondem a sistemas abertos, o equilíbrio dificilmente é atingido; o sistema de agressão actua fortemente sobre a fase sólida (H+ _{em renovação}

constante), os catiões libertados das fases sólidas, que assumam a forma de espécies móveis (em regra espécies iónicas, ou o Si como Si(OH)4) no meio, são mobilizados para fora do sistema de meteorização considerado (o meio é diluído).

Os sistemas fechados correspondem a situações menos agressivas em termos de meteorização, em que o equilíbrio fase sólida/fase líquida é rapidamente atingido. Neste caso, sendo a drenagem dos catiões deficitária, mesmo sob formas potencialmente móveis estes são dificilmente mobilizados.

Entre sistemas abertos e sistemas fechados, ocorrem situações intermédias em que são mobilizados parcialmente as espécies móveis assumidas pelos elementos químicos, por ordem de estabilidade das formas assumidas na solução aquosa.

O factor hidrodinâmico é fulcral, não só para determinar o tipo de mecanismo de alteração da grande maioria dos silicatos, mas ainda para definir o tipo de processo de meteorização. Recorde-se que o processo de meteorização é determinado pelo tipo de produtos de meteorização formados e estes são determinados pelos elementos químicos que permanecem no sistema de meteorização capazes de se reorganizar em novas fases sólidas. A mobilidade/imobilidade dos elementos químicos depende da espécie assumida por estes na solução aquosa e da drenagem do sistema.

Outros factores a ter em conta na caracterização dos sistemas de agressão são: Eh, que é função da presença de substâncias oxidantes ou redutoras (matéria orgânica, microrganismos, etc.), da posição da toalha freática e das condições de drenagem; presença de substâncias complexantes, capazes de formar quelatos ou complexos solúveis, com elementos metálicos, impedindo deste modo a sua reacção com outros compostos ou elementos do sistema de meteorização.

Em termos gerais, e tomando por base os factores hidrodinâmico e o teor em protões, podem considerar-se dois tipos de sistemas de agressão:

1. Sistemas muito agressivos

Elevado teor em H+ _{determinado por:}

a) efeito de acidez (pH<3);

b) efeito de acidez (pH<5) e boa drenagem interna;

c) efeito de acidez (3<pH<5) e presença de substâncias complexantes; d) efeito de diluição (5<pH<9,6) e boa drenagem interna.

2. Sistemas pouco agressivos

Drenagem interna deficitária

a) 3<pH<5; b) 5<pH<9,6; c) pH>9,6.

B

A

3. MECANISMOS DE METEORIZAÇÃO 3.1 NOÇÕES GERAIS

A alteração duma fase sólida inicia-se sempre e também decorre na interface sólido– ambiente que a envolve. Como este é, em regra, dominado pela hidrosfera, a água está sempre presente em maior ou menor quantidade, sendo por isso comum referir a interface sólido– solução aquosa como a zona onde se desencadeiam os mecanismos de meteorização.

Assim sendo, o mecanismo mais comum de alteração de qualquer fase sólida é a dissolução traduzida por reacções de superfície que ocorrem preferencialmente em locais

activos existentes à superfície da fase sólida. Estes locais correspondem a zonas com elevada

energia de superfície, tais como fracturas ou planos de clivagem, deslocações (defeitos estruturais) e microfissuras favoráveis à penetração das moléculas de água. De facto, tal como já foi referido, a alteração da fase sólida corresponde à evolução do sistema no sentido de adquirir o máximo de estabilidade (mínimo de energia).

A estabilização do sistema inicia-se pela tentativa de diminuir a energia da superfície que é máxima nos locais de reacção (locais activos). Assim, a solubilização de uma fase sólida jamais corresponde a uma reacção uniforme segundo toda a superfície. A solubilização ocorre nos locais reactivos e tem como consequência a formação de orifícios de dissolução com morfologia diversa, em regra determinada pelas características estruturais de cada fase sólida. As figuras 2 e 3 são elucidativas do que acaba de ser exposto e referem-se a figuras de dissolução de carbonatos (calcite) e silicatos (quartzo, feldspatos e anfíbolas).

Fig. 2 – (A) Figuras de dissolução do quartzo em forma de V, controladas pelas direcções cristalográficas. B) Figuras de dissolução da calcite em forma de ferro de lança.

Os mecanismos de alteração química dependem fundamentalmente da estrutura cristalina das fases sólidas e do ambiente físico, químico e biótico que as envolve. Quanto mais confinado e menos agressivo for o meio, mais os mecanismos dependerão das características estruturais das fases sólidas. Esta dependência é acentuada quando existe certa analogia entre a estrutura do mineral em alteração e a do produto resultante.

A B

Fig.3 - (A) Figuras de dissolução de feldspatos controladas por reacções químicas selectivas na interface sólido-solução. (B) Figuras de dissolução de anfíbolas segundo os planos de clivagem.

3.2 MECANISMO DE ALTERAÇÃO DA CALCITE

3.2.1 Introdução

As rochas carbonatadas estão largamente representadas à superfície do globo, correspondendo a cerca de 20% do total dos depósitos sedimentares. Destas rochas, citam-se fundamentalmente os calcários e as margas. As primeiras são constituídas essencialmente por calcite e aragonite (variedades mineralógicas de CaCO₃) mais ou menos puras. As margas são rochas sedimentares constituídas por minerais argilosos e por calcite em quantidades variáveis, embora teoricamente as margas sejam definidas como possuíndo cerca de 50% de cada um dos constituíntes. Além destas rochas sedimentares, também os mármores (rochas metamórficas) são constituídos por calcite.

Sendo o CaCO_{3 (calcite) um sal de uma base forte e de um ácido fraco, apresenta uma} certa tendência para se hidrolisar em solução aquosa.

CaCO_3(s) ↔ CaCO_{3(dissolvido)} ↔ Ca2+ _{+ CO} 32-

O carbonato de cálcio é pouco solúvel em água pura. No entanto, as soluções aquosas naturais contém sempre, como já foi referido, ácido carbónico, resultante da solubilização e posterior hidratação do CO₂ do ar, que é determinante para a solubilização do CaCO₃.

CO_{2(dissolvido)} + H₂O ↔ H₂CO₃ (hidratação do CO2)

Sendo H₂CO₃ um ácido fraco, ioniza-se parcialmente em solução aquosa originando os iões hidrogenocarbonato e carbonato segundo as reacções:

H₂CO₃ ↔ HCO₃– _{+ H}+

HCO₃– _{+ OH}– ↔ _CO

Mecanismo de dissolução da calcite

a) Mesmo em água pura, o CaCO₃ é solúvel, passando uma fracção do sal para a solução onde se dissocia nos iões Ca2+ _{e CO}

32–. A dissolução é instantânea, porém, quando o

equilíbrio é atingido, o que acontece rapidamente num sistema isento de CO₂, não haverá mais dissolução e o produto das actividades dos dois iões atinge o valor de Kps_.

[Ca2+_{] [CO}

32–] = 4,8 x 10-9

[Ca2+_{] = [CO}

32–] = √4,8 x 10-9

b) Num sistema natural onde o CO₂ está presente, uma mole de iões CO₃2–

provenientes do sólido reagem com uma mole de protões resultantes da dissociação do ácido carbónico (H₂CO₃ formado pela reacção do CO2 com a água) para formar uma mole de CO₃2–_.

Deste modo, são consumidos os CO₃2– , o equilíbrio é rompido e a reacção

CaCO₃ ↔ Ca2+ _{+ CO}

32–ocorrerá no sentido directo, correspondendo a nova solubilização

da calcite.

Assim, no sistema CO₂− H₂O − CaCO₃ passarão a existir duas moles de iões HCO₃2–

e uma mole de Ca2+ _{que reagindo entre si vão formar hidrogenocarbonato de cálcio}

[Ca(HCO₃)₂] solúvel em solução aquosa.

As várias reacções podem representar-se:

O tempo necessário para solubilizar o CaCO₃ (taxa de solubilização) depende de vários factores: pressão de CO₂, turbulência do ar e da água, temperatura do ar e da água, granulometria e porosidade da rocha carbonatada, etc..

O mecanismo de solubilização dum sal como o carbonato de cálcio é função do rompimento e restabelecimento de uma série de equilíbrios químicos função de parâmetros físicos e químicos do meio.

CO



CO

+ H

O



(H

_{) + [HCO}

]

CO

_{+ H}

_

_[HCO

]

Ca(HCO

)

(solúvel)

+

[Ca

_]



CaCO



CaCO

CO



CO

+ H

O



(H

_{) + [HCO}

]

CO

_{+ H}

_

_[HCO

]

Ca(HCO

)

(solúvel)

+

[Ca

_]



3.3 MECANISMOS DE ALTERAÇÃO DOS SILICATOS

3.3.1 Introdução

A forma como os agentes de meteorização actuam numa fase sólida, de modo a quebrarem ou levarem a rearranjos das ligações químicas existentes entre os elementos que constituem essa fase sólida, traduz o seu mecanismo de alteração (meteorização). Este, depende do tipo e características das ligações químicas da fase sólida, da capacidade do sistema de agressão e da estrutura cristalina da fase sólida.

Assim, o mecanismo de alteração é função não só das características do sistema de agressão (grau de actividade), mas ainda da estrutura cristalina.

Recorde-se que os minerais do grupo dos silicatos apresentam composição química e estruturas diversas, desde os Nesossilicatos até aos Tectossilicatos. Neste agrupamento, incluem-se não só minerais formados exclusivamente em ambiente geoquímico primário, mas ainda minerais formados no ambiente geoquímico secundário, como por exemplo os minerais argilosos do grupo dos filossilicatos, tal como as esmectites, vermiculites, caulinites, etc.

Considerando na avaliação dos mecanismos de meteorização os dois tipos de sistemas de agressão definidos no ponto dois, teremos:

(1) Os sistemas de agressão com características drásticas (sistemas muito agressivos), seja pela existência à partida de uma grande concentração em hidrónio (H+ _{– pH baixo) e/ou} pela circulação intensa da água (factor hidrodinâmico) são em termos de energia disponível, possuídores de níveis bastante elevados. Assim, nestes sistemas, qualquer que seja o tipo de estrutura cristalina das fases sólidas ou o tipo de ligações químicas entre os seus elementos químicos constituintes, haverá sempre energia disponível para quebrar todas as ligações químicas da fase sólida. O mecanismo de alteração corresponde à destruição da estrutura com libertação para o meio dos elementos químicos componentes.

(2) Nos sistemas cuja intensidade dos factores de meteorização é relativamente baixa (sistemas pouco agressivos) e que na maioria dos casos estão associados a condições de drenagem deficitárias, o mecanismo de alteração é fortemente determinado pelas características estruturais das fases sólidas. Assim, sistemas de agressão específicos, com características pouco drásticas (sistemas em que a energia disponível tem valores relativamente baixos), criam diversidades de mecanismos de acordo com a estrutura cristalina da fase sólida.

Analisando o tipo de estrutura cristalina dos silicatos mais comuns nas rochas e a estrutura dos produtos de meteorização, a fim de determinar pontos de analogia entre os minerais reagentes e os produtos resultantes, conclui-se que, sendo os produtos pertencentes ao grupo dos filossilicatos ou dos óxidos e hidróxidos, existem nestes, sempre catiões com número de coordenação seis, que se organizam segundo folhas de octaedros.

De todos os grupos de silicatos, apenas os tectossilicatos (onde se incluem os silicatos mais abundantes nas rochas – quartzo e feldspatos) não possuem catiões com número de coordenação seis. Tomemos como exemplo um feldspato de potássio (Si₃AlO₈K), o Si e o Al

têm nesta estrutura número de coordenação quatro e o K tem número de coordenação superior a onze.

Todos os outros agrupamentos de silicatos possuem na estrutura catiões com número de coordenação seis. No entanto, são os Filossilicatos primários (micas, clorites ferromagnesianas) que apresentam maior analogia estrutural com os minerais argilosos do grupo das ilites, vermiculites esmectites e das clorites aluminosas (clorites secundárias). Para estes minerais (Filossilicatos), quando sujeitos a sistemas de meteorização muito agressivos há destruição completa da estrutura. Quando os sistemas são pouco agressivos os filossilicatos alteram-se da seguinte maneira: há ruptura de algumas ligações químicas sem destruição completa da estrutura aniónica; difusão iónica; transformação no estado sólido. O produto formado é um mineral transformado.

3.3.2. Mecanismos de alteração com destruição da estrutura da fase sólida

A meteorização duma fase sólida inicia-se na interface sólido – solução, onde ocorre primeiramente hidratação da superfície do sólido, seguida de hidrólise.

Na superfície de um sólido ocorrem sempre locais de máxima energia (locais reactivos) que estão aptos a reagir com o meio aquoso que as rodeia. Tomando como exemplo tipo um feldspato sódico (tectossilicato), ocorrem neste mineral três tipos de ligações químicas: a ligação Si–O, que possui carácter covalente acentuado e é a mais forte das três ligações; a ligação Al–O, que possui carácter iónico mais acentuado do que a primeira e é portanto mais fraca; a ligação Na–O de carácter ainda mais iónico e portanto a mais fraca das três ligações. Como Na+ _{possui electronegatividade baixa em relação ao Al}3+ _{e ao Si}4+_{, as ligações}

adjacentes (Al–O e Si–O) são mais fortes e, por efeito indutivo tomam carácter de "dupla ligação".

O mecanismo de alteração pode ser descrito do seguinte modo:

(1). Hidratação e hidrólise da superfície, ocorrendo preferencialmente nos locais reactivos.

(2). Difusão iónica iniciadora da dissolução.

Se atendermos às características de H+ _{(relação carga/massa muito mais elevada e raio}

iónico mais baixo do que qualquer outro ião; consequentemente potencial iónico elevadíssimo) este é fortemente atraído pelos oxigénios da estrutura cristalina. Além disso, sendo a sua concentração elevada (pH baixo) e/ou renovada (efeito hidrodinâmico) no meio, o H+ _tem

capacidade de migrar por difusão, da fase líquida para a fase sólida. Na estrutura, os H+ _vão

O Si O AlO O Na O Si O AlO O Na H H H H H+ _{O H}+ _{O H}+ → _{solução aquosa}

O Si O AlO →superfície da fase sólida O

Na

H H H H

H+ _{O H}+ _{O H}+ → _{solução aquosa}

O Si O AlO →superfície da fase sólida O

competir com o Si, o Al e o Na para os electrões do mesmo oxigénio, ficando a estrutura com o excesso duma carga positiva e, deste modo, destabilizada. No sentido de adquirir estabilidade, a estrutura terá de libertar uma carga positiva. Como a ligação mais fraca é a ligação O–Na, é esta que vai sofrer ruptura sendo o Na+ _{difundido para a solução aquosa onde} a sua concentração é nula ou muito baixa.

3. Como o protão é mais electronegativo do que o Si e o Al, tem tendência a polarizar fortemente os electrões de valência do oxigénio levando à destabilização das ligações O–Si e O–Al. Esta destabilização leva à sua posterior ruptura, ocorrendo primeiramente a ruptura entre HO–Al (ligação mais fraca), com libertação do Al. Em seguida também o Si é libertado.

Em sintese, o mecanismo de alteração de um feldspato compreende as seguintes reacções: hidratação, hidrólise, difusão catiónica (H+ ⇔ _Mn+_{) com libertação do catião de}

equilíbrio (Mn+ _{= Na}+_{, K}+_{, Ca}2+_{) e das unidades tetraédicas de Al e Si por ruptura das ligações}

químicas no interior da estrutura, culminando na destruição progressiva da estrutura cristalina.

Este mecanismo de alteração (difusão iónica, ruptura de ligações químicas e destruição da estrutura) ocorre em todo o tipo de estruturas dos silicatos desde que o meio se caracterize por factores de meteorização muito intensos.

Os feldspatos mesmo em sistemas pouco agressivos alteram-se sempre através deste tipo de mecanismo.

Os elementos químicos libertados das fases sólidas, por destruição da estrutura do mineral primário, podem permanecer total ou parcialmente no meio (dependendo das espécies assumidas na solução e da drenagem interna do sistema), reorganizam-se primeiramente numa fase de gele e posteriormente numa fase cristalina para formar os produtos de meteorização. Assim, os produto de meteorização correspondem a neoformações.

3.3.3. Mecanismos de alteração sem destruição da estrutura aniónica

A. Introdução

Em regiões onde a intensidade de meteorização é relativamente baixa, como nas regiões de clima temperado, ocorrem principalmente reacções de troca catiónica, difusão e

H H H H H H H H H+ _{O H}+ _{O H}+ _{O O} O  Si  O  Al O O  Si  O  Al O + N a+ O O N a H Feldspato N a + H+ _{Feldspato H + N a}+ H H H H H H H H H+ _{O H}+ _{O H}+ _{O O} O  Si  O  Al O O  Si  O  Al O + N a+ O O N a H Feldspato N a + H+ _{Feldspato H + N a}+ Si Al Si + Al3+ O OH Si Al Si + Al3+ O OH

oxidação–redução (Mn, Fe) tornando possível a ocorrência de mecanismos de alteração por transformação em fase sólida. Esta possibilidade está directamente relacionada com a estrutura e composição química dos minerais.

Os filossilicatos 2:1 em geral e em especial as micas são os minerais cuja estrutura apresenta afinidade máxima com os minerais argilosos, daí a possibilidade dum mecanismo de alteração sem destruição da estrutura aniónica.

A evolução dos filossilicatos 2:1 com conservação do edifício aniónico

(transformação) na crusta de meteorização é função das características do sistema de

agressão e pode ser resumida:

(a) Mantêm-se o edifício aniónico da camada inicial (n planos aniónicos). Há abertura do espaço intercamadas com introdução de catiões hidratados.

Ex. Minerais 2:1 anidros → Minerais 2:1 hidratados Micas → Esmectites

(b) Mantêm-se o edifício aniónico inicial, com a inserção de folhas aniónicas (OH) entre as camadas. A unidade estrutural inicial possui n planos aniónicos e a unidade estrutural final passa a ter n+2 planos aniónicos.

Ex. Mineral 2:1 → Mineral 2:1:1 Micas → Clorites Al

Sempre que possível, a evolução dos filossilicatos na crusta de meteorização é económica e utiliza os edifícios aniónicos estáveis para as condições do meio onde se encontram. B. Evolução das micas ferromagnesianas num sistema oxidante

As micas ferromagnesianas são filossilicatos trioctédricos, nos quais os catiões K, que ocupam o espaço intercamadas, estão posicionados na direcção das cavidades hexagonais das folhas tetraédricas. As micas trioctaédricas são menos estáveis na crusta de meteorização do que as micas dioctaédricas, sendo o espaço intercamadas o ponto de fraqueza do seu edifício cristalino. Por este motivo, as micas trioctaédricas abrem-se facilmente no meio superficial em consequência da hidratação sofrida ao nível dos espaços intercamadas.

Mecanismo de meteorização das micas ferromagnesianas num sistema com características oxidantes:

O mecanismo de alteração das micas trioctaédricas (ferromagnesianas, ver capítulo da mineralogia para relembrar a estrutura das micas) num sistema pouco agressivo é uma transformação no estado sólido com conservação total do edifício aniónico inicial (quatro planos aniónicos por camada) em que ocorre:

(1) difusão do potássio para a solução aquosa e de moléculas de água para o espaço intercamadas;

(2) num meio oxidante o Fe2+ _{situado nas folhas ocatédricas oxida-se aumentando a} carga da camada 2:1 e por isso é em parte libertado para o exterior onde forma óxidos ou hidróxidos de Fe;

(3) o espaço intercamadas será ocupado por catiões hidratáveis, cuja origem pode ser da solução aquosa ou da folha octaédrica da estrutura (caso do Mg nas biotites para compensar o excesso de carga na estrutura devido à oxidação do Fe);

(4) paralelamente ocorre nas folhas tetraédricas a substituição do Al por Si. Esta substituição do Al por Si leva à diminuição (em valor absoluto) da carga Z (igual a -1 nas micas) da camada 2:1. Se a substituição do Al por Si for moderada, a carga situa-se entre os valores 0,9 e 0,6 (com sinal negativo) e formam-se, deste modo, como produtos as Vermiculites. Se a substituição isomorfa do Al pelo Si for mais elevada, a carga Z diminuirá ainda mais em valor absoluto e ficará compreendida entre 0,6 e 0,25 sendo o produto de meteorização uma Esmectite.

A meteorização das micas através dum mecanismo deste tipo, resulta em síntese, da

difusão de catiões no seio do edifício aniónico até à realização dum novo estado de equilíbrio estável para as condições do meio.

C. Conservação da estrutura aniónica 2:1 e intercalação de folhas aniónicas nos espaços

intercamadas

Este tipo de evolução das micas, ou de qualquer mineral 2:1 do tipo ilite, vermiculite ou esmectite é frequente para condições do sistema de agressão em que 3<pH<5 e a drenagem interna é deficitária e não existem compostos orgânicos complexantes do alumínio. Nestas condições do sistema de agressão ocorre o seguinte mecanismo:

(1) os hidrónios (H+_{) tendem a substituir os catiões que ocupam o espaço intercamadas,} penetram ao nível das folhas tetraédricas e/ou octaédricas da estrutura destabilizando as ligações Al–O ou Al–OH, levando à sua ruptura e posterior migração para o espaço intercamadas;

(2) para os valores de pH indicados, o Al forma complexos hidroxocatiónicos que asseguram a ligação entre as camadas 2:1 do mineral inicial. Formam-se assim minerais 2:1 hidroxoaluminosos.

Posteriormente, se as condições físico-químicas do meio se alterarem, por exemplo por enriquecimento em Al proveniente da alteração de feldspatos, ocorre polimerização dos catiões hidroxo de Al formando-se uma folha octaédrica contínua de Al. O mineral resultante é a clorite aluminosa.

No sistema de agressão descrito, os minerais 2:1 alteram-se com conservação do edifício aniónico inicial e inserção de uma folha aniónica (OH) entre as camadas: passa-se de uma unidade estrutural com n planos aniónicos para uma unidade com n+2 planos aniónicos.

M

MeeccaanniissmmoossddeeMMeetteeoorriizzaaççããooddaassMMiiccaass

Função das características do sistema de agressão

S

Siisstteemmaassmmuuiittooaaggrreessssiivvooss: teor elevado de protões e/ou boas condições de drenagem

M

Meeccaanniissmmoo:: Destruição da fase sólida, reorganização dos elementos numa fase intermédia de gele; génese de nova fase sólida

Produto Mineral Neoformado

S

Siisstteemmaassppoouuccooaaggrreessssiivvooss:: Sistemas mal drenados ou confinados, pH>5

M

Meeccaanniissmmoo:: Conservação do edifício aniónico Camada 2:1 Camada 2:1

Mica Vermiculite ou Esmectite

OOccuuppaaççããooddooeessppaaççooiinntteerrccaammaaddaass

K+ _Na+_{, Ca}2+_{, Mg}2+ Catião anidro Catiões hidratáveis

M

MeeccaanniissmmoossddeeMMeetteeoorriizzaaççããooddaassMMiiccaass

F

Fuunnççããooddaassccaarraacctteerrííssttiiccaassddoossiisstteemmaaddeeaaggrreessssããoo

S

Siisstteemmaassppoouuccooaaggrreessssiivvooss: Sistemas mal drenados ou confinados, 3<pH<5, :

ausência de compostos orgânicos complexantes do Al

M

Meeccaanniissmmoo:: Conservação do edifício aniónico

Camada 2:1 Camada 2:1 Mica Clorite Al

(n planos aniónicos) (n+2 planos aniónicos) Ocupação do espaço intercamadas

K+ _{Folha octaédrica de Al}

Conservação da estrutura aniónica 2:1 e intercalação de folhas aniónicas no espaço intercamada

Sistemas mal drenados ou confinados, 3<pH<5

Sistemas mal drenados ou confinados, 3<pH<5 Reagentes

Reagentes: micas, ilites, vermiculites, esmectites

Complexos hidroxocatiónicos ligação entre camadas 2:1

Para estes valores de pH o Al ocorre sob formas catiónicas e por isso estabelece a ligação entre camadas 2:1

Produtos:

Produtos:Minerais 2:1 Hidroxoaluminosos Clorites Aluminosas As Clorites Aluminosas formam-se quando o teor de Al na

4. PROCESSOS DE METEORIZAÇÃO 4.1 INTRODUÇÃO

Os produtos de meteorização determinam o tipo de processo ocorrido num dado sistema de meteorização. Por outro lado, os produtos são função das características do sistema de agressão e ainda da composição química das fases sólidas.

De acordo com as características físicas, químicas e bióticas do sistema de agressão poderão ocorrer na crusta de meteorização quatro tipos principais de processos de alteração: hidrólise, acidólise, salinólise e alcalinólise. As características dos sistemas de agressão mais relevantes para a determinação do processo de alteração são o pH e a concentração salina das soluções aquosas. Além disso, a presença de compostos orgânicos hidrossolúveis e o factor hidrodinâmico são parâmetros a ter em conta pois podem determinar o grau de alteração verificada.

No quadro 2, estão representados os principais processos de evolução dos silicatos, em função do pH e da concentração salina das águas de circulação. Os valores de pH seleccionados dependem, naturalmente, das características químicas, em particular do pK dos elementos químicos constituíntes fundamentais dos silicatos (Si e Al). Assim, os dois valores limite na definição dos processos são o pK do Al, que é de 5,0, e o pK do Si(OH)₄ que é igual a 9,6. A concentração salina das soluções tomada como limite é M/1000. Para valores inferiores ao indicado, as soluções são consideradas diluídas. Em termos de força iónica (I) corresponde a I<0,005 (Teoria de Debye-Huckel).

Quadro 2- Principais processos de meteorização dos silicatos em função das características físico-químicas das águas de circulação

pH Concentração salina

das águas de circulação

pH<5 5<pH<9,6 pH>9,6 Soluções diluídas

(≈ M/1000) (I<0,005) ACIDÓLISE HIDRÓLISE 

Soluções mais concentradas

(I>0,005)  SALINÓLISE ALCALINÓLISE

No quadro 3, indicam-se os principais componentes das águas de ciculação superficiais, em cada um dos sistemas de agressão definidores dos processos de meteorização.

Quadro 3- Principais componentes das águas de circulação superficiais

Processo de Meteorização Características gerais das águas de circulação

Acidólise Águas contendo ácidos orgânicos hidrossolúveis

(pK < pK Al)

Hidrólise Águas contendo CO2 ou outros componentes cujo

pK > pK Al

Salinólise Águas com alto teor de sais de ácidos fortes

(cloretos e sulfatos)

Alcalinólise Águas com alto teor em sais de ácidos fracos

4.2 CARACTERIZAÇÃO DOS PROCESSOS DE METEORIZAÇÃO

As características gerais das águas de circulação nos sistemas de agressão que determinam a alteração levam a que os componentes (elementos químicos) das fases sólidas (silicatos) assumam nessas soluções formas de complexos iónicos ou neutros. Estas serão mobilizadas ou imobilizadas e, neste último caso, poderão participar na formação dos produtos.

Processo de Acidólise

Nos sistemas de agressão que determinam o processo de acidólise, o alumínio assume formas catiónicas (hidroxo ou aquo), o Si ocorre na forma de Si(OH)₄ e os elementos alcalinos e alcalinoterrosos sob formas catiónicas (complexos aquo ou hidroxo). Todos os elementos se encontram então sob formas potencialmente mobilizáveis, a sua mobilização/imobilização depende apenas do factor hidrodinâmico. No entanto, convém analizar a estabilidade relativa das formas em solução: os elementos sob formas iónicas são mais instáveis do que os elementos sob formas neutras; o coeficiente de difusão na água das formas iónicas é superior à das formas neutras. Assim sendo, num sistema aberto, o Si(OH)₄ quando comparado ao Al3+

terá menor capacidade de ser exportado do sistema de agressão, podendo atingir as concentrações limite de 120–140 mg/L, para as quais polimeriza formando fases sólidas.

Processo de Hidrólise

Depois de libertados das fases sólidas, os elementos químicos assumem no sistema de agressão que caracteriza os processos de hidrólise as seguintes formas: complexos catiónicos de alcalinos e alcalinoterrosos; Si(OH)₄; Al(OH)₃; Fe(OH)₃ (em ambiente oxidante). O alumínio e o Fe(III) são pois imóveis na gama de pH que caracteriza o sistema de agressão e, deste modo, vão participar inevitavelmente na génese das fases sólidas produtos. O tipo de produtos dependerá da mobilização maior ou menor do Si e dos alcalinos e alcalinoterrosos, todos assumindo formas potencialmente móveis no sistema de meteorização. A sua mobilização dependerá do factor hidrodinâmico.

Processo de Salinólise

Neste sistema, as soluções salinas são concentradas (distinção do processo de hidrólise – quadro 2), isto é, o sistema terá drenagem reduzida, quase nula. Nestas condições os elementos potencialmente móveis (Si, alcalinos e alcalinoterrosos) não serão mobilizados e participarão na génese dos produtos. Estes, serão constituídos por silicatos 2:1 e ainda por sais, tais como cloretos e sulfatos (quadro 3). A formação destes sais requer a presença de Cl– _e SO₄2-_{, aniões muito móveis para qualquer valor de pH do meio. A sua participação na génese}

dos produtos só será, por isso, possível em ambientes muito mal drenados.

Processo de Alcalinólise

Na presença de reagentes básicos com pK>9,6 (ex. soluções de carbonato de sódio), a alteração conduz à individualização do silício e do alumínio, sob formas aniónicas [Al(OH)₄– _e oxoaniões de Si]. No caso de drenagem relativamente boa, estas espécies são mobilizáveis. No caso de sistemas confinados, como aqueles que ocorrem em zonas endorreicas de climas

áridos ou semi-áridos, os elementos mesmo potencialmente móveis, não são mobilizados, combinando-se entre si de modo a formarem silicatos. Ao mesmo tempo, formar-se-ão vários carbonatos alcalinos.

Em termos geográficos e de representatividade, os processos de hidrólise são os que actuam e/ou actuaram em cerca de 70% das terras emersas e distribuem-se quer em zonas tropicais quer em zonas temperadas. Os processos de acidólise, os quais se podem considerar como actuantes em cerca de 20% das terras emersas, correspondem, em regra, a zonas de climas frios e húmidos, ou mais genericamente a zonas com concentrações elevadas em matéria orgânica e que permitam a sua conservação. No entanto , em zonas equatoriais como por exemplo na Amazónia e Indonésia, ocorrem determinadas zonas onde se desenvolveram processos de acidólise, os quais estão associados a elevadas concentrações de matéria orgânica no meio. Quanto aos processos de salinólise e alcalinólise estão em regra restritos a bacias endorreicas (bacias fechadas) das zonas áridas.

Assim, e de acordo com as áreas ocupadas pelos vários sistemas de agressão considerados, a ordem de importância dos processos de meteorização considerados é a seguinte: hidrólise, acidólise, salinólise e alcalinólise.

4.2.1 Processo de Hidrólise

Do ponto de vista geoquímico e cristaloquímico, o processo de hidrólise pode ser analisado através de balanços geoquímicos, considerando o teor global de elementos químicos respectivamente nos reagentes e produtos de reacção (variação da composição química) no sistema de meteorização ou considerando o balanço mineralógico através da avaliação das fases sólidas no início (reagentes) e no fim (produtos) do processo de alteração (variação da composição mineralógica no sistema de meteorização).

O grau de meteorização sofrido pelas fases sólidas reagentes, avaliado pelos produtos resultantes da meteorização, é função do factor hidrodinâmico. De facto, a mobilização dos elementos químicos libertados das fases sólidas, através do mecanismo de alteração, está dependente das características dos elementos e da sua capacidade de reagir com bases Lewis (dadores de electrões: H₂O, OH, compostos orgânicos, fases sólidas, etc.) adquirindo a forma de espécies imóveis ou móveis. Estas, só serão de facto mobilizadas, em graus variados, se o factor hidrodinâmico o permitir (ver comportamento dos elementos em solução aquosa).

Assim, no processo geral de hidrólise, caracterizado em função do pH e concentração das águas de circulação, o factor hidrodinâmico é decisivo para avaliar os subprocessos de meteorização.

Analisando o quadro 4 e considerando o balanço geoquímico dos elementos maiores (Si, Al, Fe, alcalinos e alcalinoterrosos) na crusta de meteorização para três situações distintas do factor hidrodinâmico, avaliadas pela drenagem interna do sistema de meteorização conjugado com o pH do meio, constata-se o seguinte:

(1) o Al e o Fe estarão sempre presentes nos produtos de meteorização;

(2) os diferentes produtos formados dependem então apenas do teor em Si e de alcalinos e alcalinoterrosos existentes no meio.

Em meios bem drenados (drenagem interna muito intensa) os elementos potencialmente móveis são totalmente mobilizados, os produtos possíveis são os óxidos e os hidróxidos de Al e Fe e o subprocesso é designado Alitização.

Em meios com drenagem menos intensa, os elementos potencialmente móveis são mais lentamente mobilizados e por ordem de estabilidade das formas que os elementos químicos assumem na solução aquosa. Deste modo, em sistemas de meteorização com drenagem controlada, o Si está presente na estrutura dos produtos de meteorização e os processos de meteorização são designados por Sialitização.

Dentro dos processos de Sialitização:

(1) se a drenagem interna é relativamente boa (intensa no quadro 4), os alcalinos e alcalinoterrosos são totalmente removidos do meio e o Si é removido parcialmente, consequentemente os produtos pertencem ao grupo dos filossilicatos 1:1. O subprocesso de meteorização corresponde à Monossialitização;

(2) se a drenagem for ainda mais restricta (pouco intensa no quadro 4), o teor em Si no meio é mais elevado e os elementos alcalinos e alcalinoterrosos são apenas parcialmente removidos, estando reunidas as condições para a génese de filossilicatos 2:1 e o subprocesso de meteorização é a Bissialitização. Quer na monossialitização quer na bissialitização os óxidos e hidróxidos de Al e/ou Fe podem também ser produtos de meteorização associados aos filossilicatos 2:1 ou 1:1, dependendo da composição mineralógica da rocha em alteração.

Quadro 4- Caracterização geoquímica e cristaloquímica dos processos de hidrólise

Grau de hidrólise HIDRÓLISE

TOTAL

HIDRÓLISE PARCIAL

Drenagem interna Muito intensa Intensa Pouco intensa

Balanço Geoquímico

Al e Fe Imóveis

Reagentes→ Produtos

Si Remoção total Remoção parcial Remoção parcial Alcalinos e Alcalino- terrosos

Remoção total Remoção total Remoção parcial Produtos de meteorização Hidróxidos e

óxidos de Al e Fe ex. Gibsite Filossilicatos 1:1 (minerais argilosos) ex: Caulinite Filossilicatos 2:1 (minerais argilosos) ex: Esmectite

Subprocesso de HIDRÓLISE ALITIZAÇÃO MONOSSIALI-

TIZAÇÃO

BISSIALITI-ZAÇÃO SIALITIZAÇÃO

4.2.2 Processo de Acidólise

Dos factores físicos, químicos e bióticos que caracterizam o processo geral de acidólise, o pH é o mais determinante. Para valores de pH< 5, o Al ocorre sob formas (espécies) catiónicas e, portanto, potencialmente mobilizáveis. Assim sendo, os produtos de

meteorização apenas terão na sua constituição Al se o factor hidrodinâmico o permitir. Pode assim considerar-se o processo de Acidólise subdividido em Acidólise total e Acidólise parcial, respectivamente quando o Al é total ou parcialmente removido, isto é, se o sistema tem drenagem interna muito boa ou deficitária (quadro 5).

O silício e os alcalinos e alcalinoterrosos são também potencialmente móveis, sendo do mesmo modo, a sua remoção do meio função do factor hidrodinâmico. Nos sistemas de agressão determinantes da acidólise, os factores bióticos são aqui muito importantes, de tal modo que a presença de compostos orgânicos complexantes retira do meio o Al e o Fe, por formação de complexos solúveis e, deste modo, aqueles elementos não poderão participar na génese de produtos de meteorização. O subprocesso é designado por Acidocomplexólise, havendo no sistema não só o efeito de acidez (pH< 5), mas ainda o efeito de complexação.

A acidólise parcial é determinada pela moderação no ataque às fases sólidas, como os filossilicatos 2:1 cuja estrutura possui afinidades com a de minerais secundários produtos cuja génese é compatível com as condições físico-químicas do meio; 3<pH<5 e drenagem deficitária. Os produtos formados são minerais 2:1 hidroxoaluminosos (produtos de transformação de minerais 2:1 reagentes) e o subprocesso é designado por esse facto como uma Aluminossialitização.

Quadro 5- Caracterização geoquímica e cristaloquímica dos processos de acidólise

Grau de Acidólise ACIDÓLISE

TOTAL

ACIDÓLISE PARCIAL Factores físicos,

químicos e bióticos

Drenagem interna Muito boa Deficitária compostos orgânicos complexantes e/ou presença de compostos orgânicos complexantes Ausência de compostos orgânicos complexantes pH <5 3<pH<5 Balanço

Geoquímico Al Remoção total Remoção parcial

Reagentes→ Si Remoção parcial Remoção parcial

Produtos Alcalinos e

Alcalinoterrosos

Remoção total Remoção parcial Produtos de Meteorização

Sílica Minerais 2:1 hidroxoaluminosos

Subprocesso de ACIDÓLISE PODZOLIZAÇÃO

(Acidólise ou Acido- complexólise)

ALUMINOSSIALI-TIZAÇÃO

5. ALTERABILIDADE DAS FASES SÓLIDAS 5.1 INTRODUÇÃO

As condições de estabilidade dos minerais na crusta de meteorização, para a mesma condição ambiental, variam consideravelmente de mineral para mineral e estão fortemente condicionadas pelas características estruturais das respectivas fases sólidas.

Desde os anos 30 do século XX que vários autores têm proposto séries de estabilidade relativa dos minerais. As séries de Goldich (Fig. 4) são das mais conhecidas e utilizadas, e pretendem estabelecer uma ordenação na resistência à alteração dos silicatos, isto é, uma hierarquização face à sua alterabilidade.

SÉRIES DE GOLDICH

Olivina Plagioclase cálcica

Augite Plagioclase calco-sódica Aumento

Horneblenda Plagioclase sódico-cálcica da

Biotite Plagioclase sódica estabilidade

Feldspato potássico Moscovite

Quartzo ↓

Fig. 4 - Séries de Goldish (Séries de estabilidade)

Estas séries correspondem à sequência de cristalização dos minerais a partir do magma (diferenciação magmática), elaborada por Bowen, e que constituem "as séries de reacção de Bowen" (Fig. 5). São séries idênticas, porém, com significado petrológico distinto. A coincidência entre elas não é acidental. De facto, dando-nos as séries de Bowen a ordenação da génese dos minerais a partir do magma referem também, implicitamente, as condições termodinâmicas da sua formação. Assim, os minerais gerados nos primeiros estágios de evolução magmática, a temperaturas e pressões muito elevadas, nomeadamente a olivina que cristaliza a temperaturas próximas de 1890 ºC, são aqueles cujas condições de génese mais se afastam das condições do ambiente geoquímico secundário. Isto é, quando na crusta de meteorização, estes minerais encontram-se em desiquilíbrio mais pronunciado do que, por exemplo o quartzo, cuja temperatura de cristalização é de cerca de 570 ºC.

Em conclusão, quanto maior fôr a diferença entre as condições de formação dos minerais e as condições prevalecentes na crusta superficial, menor é a sua estabilidade, isto é, maior é a sua alterabilidade, mais fácil e rapidamente sofrerão meteorização.

SÉRIES DE REACÇÃO DE BOWEN

SÉRIE DESCONTÍNUA SÉRIE CONTÍNUA

Minerais Na, K/Al Si/Al Si/Al Na, K/Al Minerais

(Ferromagnesianos) (Feldspatos)

Olivinas 0 ∞ 1 0 Anortite

↓ ↓

Piroxenas (Mg) Bitounite

↓ ↓

Piroxenas (Fe2+) Labraborite

↓ ↓ Anfíbolas Oligoclase ↓ ↓ Biotite Albite 3 ↓ 1 Feldspato K Moscovite ↓ Quartzo ↓ Zeólitos ↓ minerais hidrotermais

Fig. 5- Séries de reacção de Bowen 6. EXEMPLOS DE METEORIZAÇÃO

O método geoquímico avalia os processos de alteração por via directa ou por via indirecta. A via directa faz o balanço geoquímico da alteração através da análise da composição química dos minerais reagentes (minerais a ser alterados) e dos respectivos produtos de alteração. Avalia-se assim, a variação da composição no início e no fim do processo de meteorização. A via indirecta faz um balanço mineralógico avaliando a associação mineralógica da rocha não alterada (reagentes), isto é, no início do processo e no fim do processo (produtos de meteorização). A via indirecta avalia os processos de meteorização através da variação da composição mineralógica.

Exemplo de meteorização de um basalto

Trata-se de um exemplo de alteração duma rocha vulcânica básica, o basalto

Atenção: Este é apenas um exemplo que permite seguir o procedimento geral usado para avaliar os processos de meteorização, não significa isto que todos os basaltos (ou qualquer outra rocha) se meteorizam segundo este modelo aqui explorado.

A sequência de meterorização do basalto no ambiente de meteorização considerado está sintetizada no diagrama da figura 6. Os minerais constituintes da rocha são alterados, numa primeira fase, em esmectites (minerais 2:1). A olivina e a piroxena alteram-se

directamente em esmectites trioctaédricas (cuja folha octaédrica é preenchida por Fe e Mg), e as plagioclases em esmectites dioctaédricas em que o Al ocupa a folha octaédrica. Estas esmectites formam-se ocupando o volume dos minerais primários (pseudomorfos).

Relativamente ao processo de meteorização, analisem-se os produtos obtidos: minerais 2:1 de cuja composição química fazem parte elementos potencialmente móveis como os alcalinos e alcalinoterrosos, e ainda o silício, o que implica um sistema com más condições de drenagem. A presença do Al estará aliada, não só, ao factor hidrodinâmico mas ainda às condições de pH (5<pH<9,6). O processo de meteorização é a hidrólise e o subprocesso a bissialitização.

A fase seguinte da sequência de alteração é caracterizada pela degradação da esmectite, esta deixa de ser estável para as condições do meio, em especial o aumento das condições de drenagem. Nestas condições, os alcalinos e alcalinoterrosos são totalmente removidos do meio. O silício, sob a forma de Si(OH)₄ é parcialmente mobilizado, permanecendo no meio a concentração necessária para a génese da caulinite e/ou a haloisite. O subprocesso de meteorização é ainda a sialitização, mas o produto formado é um mineral 1:1. Assim, o subprocesso é designado por monossialitização.

Na fase final, a caulinite evolui para gibsite (hidróxido de alumínio) e o subprocesso de alteração é a alitização, pois o Si foi totalmente removido do meio. Conjuntamente com a caulinite e a gibsite, deverão também ocorrer óxidos e/ou hidróxidos de ferro, pois o Fe em ambiente oxidante é também imóvel para 5<pH<9,6.

O feldspato K, mineral bastante mais resistente aos processos de meteorização que as plagioclases, só sofre alteração quando o sistema aumenta a sua agressividade, alterando-se de imediato em caulinite.

Fig. 6- Diagrama representando a sequência de meteorização de basaltos na Nova Gales do Sul (Austrália). B is s ia li ti z a ç ã o Monossialitização Alitização B is s ia li ti z a ç ã o Monossialitização Alitização

Exemplo de meteorização de um quartzodiorito:

Meteorização de um quartzodiorito sujeito a um determinado sistema de agressão na crusta de meteorização, avaliada através do balanço geoquímico entre os componentes da rocha e os seus respectivos produtos de meteorização.

A rocha é constituída por: feldspato do tipo andesina (Na-Ca), biotite, quartzo, piroxena, anfíbola e moscovite.

1. Processo de Hidrólise - Bissialitização

Produtos de meteorização: quartzo (mineral herdado), filossilicatos 2:1 (vermiculite e/ou esmectite) e óxidos ou oxi-hidróxidos de ferro (ex. hematite e/ou goethite).

Sistema de meteorização: 5<pH<9,6, condições de oxidação e condições de drenagem pouco intensas (deficitárias).

2. Processo de Hidrólise - Monossialitização

Produtos de meteorização: quartzo (mineral herdado), filossilicatos 1:1 (caulinite ou haloisite) e óxidos ou oxi-hidróxidos de ferro (ex. hematite e/ou goethite).

Sistema de meteorização: 5<pH<9,6, condições de oxidação e condições de drenagem intensas. 98,7 99,3 Total 3,2 0,5 H₂O 1,7 2,8 K₂O 2,4 4,6 Na₂O 3,2 4,7 CaO 1,6 2,0 MgO 0,0 3,7 FeO 7,4 0,9 Fe₂O₃ 20,6 18,4 Al₂O₃ 58,6 61,6 SiO₂ Produtos de meteorização Rocha não alterada

Composição Química % 98,7 99,3 Total 3,2 0,5 H₂O 1,7 2,8 K₂O 2,4 4,6 Na₂O 3,2 4,7 CaO 1,6 2,0 MgO 0,0 3,7 FeO 7,4 0,9 Fe₂O₃ 20,6 18,4 Al₂O₃ 58,6 61,6 SiO₂ Produtos de meteorização Rocha não alterada

Composição Química % 92,76 99,3 Total 3,4 0,5 H₂O 0,7 2,8 K₂O 0,4 4,6 Na₂O 0,2 4,7 CaO 0,06 2,0 MgO 0.0 3,7 FeO 12,8 0,9 Fe₂O₃ 25,3 18,4 Al₂O₃ 49,7 61,6 SiO₂ Produtos de meteorização Rocha não alterada

Composição Química % 92,76 99,3 Total 3,4 0,5 H₂O 0,7 2,8 K₂O 0,4 4,6 Na₂O 0,2 4,7 CaO 0,06 2,0 MgO 0.0 3,7 FeO 12,8 0,9 Fe₂O₃ 25,3 18,4 Al₂O₃ 49,7 61,6 SiO₂ Produtos de meteorização Rocha não alterada

Composição Química %

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