Interestratificado caulinita-esmectita em um argissolo desenvolvido a partir de rocha sedimentar do Sul do Brasil

Bortoluzzi, Edson Campanhola; Pernes, Miguel; Tessier, Daniel

doi:10.1590/S0100-06832007000600008

Resumos

Caulinita é um argilomineral comumente encontrado nas frações finas de solos tropicais e subtropicais do Sul do Brasil. Em difratometria de raios X, sua presença é verificada pelo pico correspondente à distância 00l de d = 0,715 nm. Contudo, em alguns solos pode-se observar pico superior a d = 0,720 nm, correspondendo a uma haloisita ou a um interestratificado caulinita-esmectita (C-E). A avaliação dessa hipótese e posterior discussão sobre a gênese do solo constituiu o objetivo deste trabalho. Amostras de rocha e dos horizontes A1, A2, E e Bt de um Argissolo Vermelho-Amarelo sob vegetação pioneira foram coletadas no campus da Universidade Federal de Santa Maria. A fração argila foi extraída por sedimentação, saturada com Ca2+ e submetida à difratometria de raios X nas seguintes condições: normal, à temperatura ambiente (N); depois de saturada com etilenoglicol (EG); depois de aquecida a 300 e 550 °C; e depois da solvatação com formamida. Os difratogramas de raios X (DRX) brutos foram submetidos à modelagem matemática na região entre 11 e 15 ° de 2 teta, com auxílio do programa DecompRX. Os DRX indicaram a presença de dois picos: um estreito e intenso a d = 0,717 nm, atribuído à caulinita; e outro mais largo e menos intenso a d = 0,720 nm. Este último foi sensível à solvatação com etilenoglicol, deslocando-se a d = 0,730 nm, e, depois de aquecido a 300 °C, retornando a d = 0,720 nm. Esse comportamento é típico de entrecamadas expansíveis. Em face disso, atribuiu-se a existência de interestratificado caulinita-esmectita, visto que a presença de haloisita não foi confirmada pelo teste com formamida. Em DRX modelado, confirmou-se a presença de interestratificado caulinita-esmectita, na proporção de 0,8-0,9 de caulinita e 0,1-0,2 de camadas de esmectitas. Ademais, a C-E representa cerca de 90 % e a caulinita em torno de 10 % do pico a d = 0,720 nm. A presença de C-E foi também observada na rocha, indicando que ela é proveniente de herança do material de origem. A mineralogia deste solo indica estádio intermediário entre argilominerais de estrutura do tipo 2:1 e 1:1 no processo de intemperismo.

intemperização; difração de raios X; horizonte Bt

Kaolinite is commonly found in fine fractions of tropical and subtropical Brazilian soils. Kaolinite can be verified by an X-ray diffractogram, made of a series of 00l peaks, at the distance of 0.715 nm. However, in some soils, major peaks can be found at about d = 0.720 nm, indicating halloysite or kaolinite-smectite (K-S) interstratified minerals. The objectives of this study were to verify this hypothesis and subsequently discuss soil genesis. Parent material and soil samples from the horizons A1, A2, E and Bt were collected in a Red Yellow Acrisol, covered by native vegetation, on the Campus of the Universidade Federal de Santa Maria, RS, Brazil. The clay fraction was separated by sedimentation, Ca2+ saturated and X-ray diffracted after the following treatments: control, air drying, (N); ethylene-glycol saturation (EG); heating to 300 and 550 °C; and, after formamide saturation. The raw X-ray diffractograms (XRD) were modeled between 11 and 15 degrees 2 theta (using DecompRX). Two peaks were found in the XRD around this region. The first peak was sharp and intense at d = 0.717 nm, corresponding to kaolinite; the second, broader and less intense, was observed at d = 0.720 nm. The peak at d = 0.720 nm was sensitive to EG treatment; it varied from d = 0.720 nm to d = 0.730 nm and returned to about d = 0.720 nm after heating to 300 °C. This behaviour is typical of expansive layers. The presence of interstratified K-S minerals was inferred since halloysite clay was not identified by the formamide test. The XRD were analyzed and indicated interstratified K-S mineral at a proportion of 0.8_0.9 kaolinite layers and 0.1-0.2 smectite layers. Furthermore, the K-S covered about 90 % and kaolinite alone 10 % of the modelled peak, at d = 0.720 nm. K-S was also found in the bedrock, indicating that K-S was inherited from the parent material. The soil mineralogy indicates an intermediate weathering stage of the clay minerals with a 2:1 and 1:1 structure in the weathering process of this soil.

weathering; XRD analysis; Bt horizon

SEÇÃO II - QUÍMICA E MINERALOGIA DO SOLO

Edson Campanhola Bortoluzzi^I; Miguel Pernes^II; Daniel Tessier^II

^IProfessor-Pesquisador Adjunto I da Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária da Universidade de Passo Fundo - UPF. Caixa Postal 611, CEP 99001-970 Passo Fundo (RS). E-mail: edsonb@upf.br

^IIEncarregado de Pesquisa e Doutor Pesquisador, INRA/PESSAC Physico-chimie et Ecotoxicologie des Sols d'Agrosystèmes Contaminés, Route de Saint Cyr, Versailles, France. E-mail: tessier@versailles.inra.fr

RESUMO

Caulinita é um argilomineral comumente encontrado nas frações finas de solos tropicais e subtropicais do Sul do Brasil. Em difratometria de raios X, sua presença é verificada pelo pico correspondente à distância 00l de d = 0,715 nm. Contudo, em alguns solos pode-se observar pico superior a d = 0,720 nm, correspondendo a uma haloisita ou a um interestratificado caulinita-esmectita (C-E). A avaliação dessa hipótese e posterior discussão sobre a gênese do solo constituiu o objetivo deste trabalho. Amostras de rocha e dos horizontes A₁, A₂, E e Bt de um Argissolo Vermelho-Amarelo sob vegetação pioneira foram coletadas no campus da Universidade Federal de Santa Maria. A fração argila foi extraída por sedimentação, saturada com Ca²⁺ e submetida à difratometria de raios X nas seguintes condições: normal, à temperatura ambiente (N); depois de saturada com etilenoglicol (EG); depois de aquecida a 300 e 550 °C; e depois da solvatação com formamida. Os difratogramas de raios X (DRX) brutos foram submetidos à modelagem matemática na região entre 11 e 15 ° de 2 q, com auxílio do programa DecompRX. Os DRX indicaram a presença de dois picos: um estreito e intenso a d = 0,717 nm, atribuído à caulinita; e outro mais largo e menos intenso a d = 0,720 nm. Este último foi sensível à solvatação com etilenoglicol, deslocando-se a d = 0,730 nm, e, depois de aquecido a 300 °C, retornando a d = 0,720 nm. Esse comportamento é típico de entrecamadas expansíveis. Em face disso, atribuiu-se a existência de interestratificado caulinita-esmectita, visto que a presença de haloisita não foi confirmada pelo teste com formamida. Em DRX modelado, confirmou-se a presença de interestratificado caulinita-esmectita, na proporção de 0,8-0,9 de caulinita e 0,1-0,2 de camadas de esmectitas. Ademais, a C-E representa cerca de 90 % e a caulinita em torno de 10 % do pico a d = 0,720 nm. A presença de C-E foi também observada na rocha, indicando que ela é proveniente de herança do material de origem. A mineralogia deste solo indica estádio intermediário entre argilominerais de estrutura do tipo 2:1 e 1:1 no processo de intemperismo.

Termos de indexação: intemperização, difração de raios X, horizonte Bt.

SUMMARY

Kaolinite is commonly found in fine fractions of tropical and subtropical Brazilian soils. Kaolinite can be verified by an X-ray diffractogram, made of a series of 00l peaks, at the distance of 0.715 nm. However, in some soils, major peaks can be found at about d = 0.720 nm, indicating halloysite or kaolinite-smectite (K-S) interstratified minerals. The objectives of this study were to verify this hypothesis and subsequently discuss soil genesis. Parent material and soil samples from the horizons A₁, A₂, E and Bt were collected in a Red Yellow Acrisol, covered by native vegetation, on the Campus of the Universidade Federal de Santa Maria, RS, Brazil. The clay fraction was separated by sedimentation, Ca²⁺ saturated and X-ray diffracted after the following treatments: control, air drying, (N); ethylene-glycol saturation (EG); heating to 300 and 550 °C; and, after formamide saturation. The raw X-ray diffractograms (XRD) were modeled between 11 and 15 degrees 2 q (using DecompRX). Two peaks were found in the XRD around this region. The first peak was sharp and intense at d = 0.717 nm, corresponding to kaolinite; the second, broader and less intense, was observed at d = 0.720 nm. The peak at d = 0.720 nm was sensitive to EG treatment; it varied from d = 0.720 nm to d = 0.730 nm and returned to about d = 0.720 nm after heating to 300 °C. This behaviour is typical of expansive layers. The presence of interstratified K-S minerals was inferred since halloysite clay was not identified by the formamide test. The XRD were analyzed and indicated interstratified K-S mineral at a proportion of 0.8_0.9 kaolinite layers and 0.1-0.2 smectite layers. Furthermore, the K-S covered about 90 % and kaolinite alone 10 % of the modelled peak, at d = 0.720 nm. K-S was also found in the bedrock, indicating that K-S was inherited from the parent material. The soil mineralogy indicates an intermediate weathering stage of the clay minerals with a 2:1 and 1:1 structure in the weathering process of this soil.

Index terms: weathering, XRD analysis, Bt horizon.

INTRODUÇÃO

A presença de caulinita é relatada com freqüência em amostras de solos de várias partes do mundo, inclusive em solos do Sul do Brasil e sob diferentes condições edáficas. A caulinita tem sido verificada na fração argila de solos formados a partir de diferentes materiais e eras geológicas (Jeans et al., 2001). Esse argilomineral é tido como predominante em frações finas de solos equatoriais e tropicais da Tailândia (Dur et al., 2005) e do Brasil (Lacerda et al., 2001), assim como em solos subtropicais do Brasil (Almeida et al., 2000; Inda Junior, 2002). Em alguns solos subtropicais, a presença de vermiculita aluminizada pode também ser equivalente à da caulinita (Ker & Resende, 1990).

A identificação e a quantificação de caulinita são realizadas por meio da difração de raios X e por análise térmica diferencial. Em difratogramas de raios X (DRX), a distância basal referente ao plano 00l, de uma caulinita de referência, é de d = 0,715 nm (Brindley & Brown, 1980). Contudo, distâncias basais variando entre d = 0,720 nm e d = 0,750 nm podem ser encontradas. Elas são freqüentemente associadas à caulinita, visto que as partículas desta podem apresentar espessuras variadas conforme o número de planos ordenados sobrepostos, o que pode alterar levemente a posição do pico de referência (Moore & Reynolds, 1997). No entanto, o mais provável é que deslocamentos na distância basal devam-se à presença de haloisita ou de interestratificados 2:1 e caulinita.

A haloisita pode estar presente em solos vulcânicos, pouco intemperizados e apresentar em DRX um pico próximo a d = 0,720 nm, quando desidratada, e a d = 1,0 nm, quando ainda hidratada. Sua identificação é possível por meio de testes específicos de comportamento, que são baseados na desidratação e hidratação da haloisita. O aquecimento a 200 °C permite o fechamento das entrecamadas a d = 0,720 nm, devido à perda de moléculas de água da haloisita. Já a expansão das entrecamadas somente é possível com o uso de formamida (Churchman et al., 1984). Nessa situação, a molécula de formamida é capaz de quebrar as pontes de H que ligam os oxigênios basais das camadas tetraédricas com as hidroxilas dos octaedros, expandindo assim as entrecamadas, variando a distância basal de d = 0,720 nm a d = 1,0 nm.

Minerais interestratificados são caracterizados por apresentarem seqüências de camadas, no plano 00l, com estrutura diferenciada (Moore & Reynolds, 1997). Assim, pode-se observar, por exemplo, na mesma partícula a presença de entrecamadas com e sem K, caracterizando argilominerais interestratificados ilita-vermiculita (Velde & Peck, 2002). De forma similar, partículas cuja estrutura é composta de camadas do tipo 1:1 e 2:1 expansível são normalmente associadas aos interestratificados caulinita-esmectita (Moore & Reynolds, 1997; Rigui et al., 1999).

Estudos que visam identificar argilominerais interestratificados são de difícil realização. A aplicação de modelos matemáticos por meio de programas de computadores, como o Newmod e o DecompRX, que ajustam curvas nos difratogramas de raios X, têm sido utilizados a fim de identificar argilominerais com distâncias basais muito próximas. Essa estratégia de estudo, também, permite determinar a estrutura das argilas e a proporção das camadas em argilominerais interestratificados (Inoue et al., 1989; Lanson, 1997). Estudos realizados nesse sentido permitiram melhor entendimento da evolução mineralógica de argilominerais em solos (Pernes-Debuyser et al., 2003; Bortoluzzi et al., 2005).

A intensa intemperização da rocha em ambientes favoráveis, passando do saprolito ao solo, ocasiona transformações de ordem mineralógica. Minerais primários, como feldspatos e micas, podem sofrer alterações, primeiramente formando argilas, como as esmectitas, vermiculitas e caulinita, e estes, por sua vez, podem ser transformados em óxidos como conseqüência de forte perda de Si (Pedro, 1979). O processo de evolução ou transformação mineralógica pode não ser completo, permitindo a existência de minerais intermediários ou interestratificados, coexistindo na mesma partícula entrecamadas expansíveis e não-expansíveis (Wilson, 1999). Lacerda et al. (2001), estudando solos de Minas Gerais, observaram a presença concomitante de vermiculita com hidróxi-Al entrecamada, além de caulinita e gibbsita. No mesmo sentido, Bhattacharyya et al. (2000), ao estudarem solos da Índia, verificaram a formação de gibbsita mesmo em presença de minerais do tipo 2:1. Estes autores evidenciaram a coexistência de argilominerais no solo com características termodinâmicas diferentes, propondo, em função disso, um modelo alternativo de evolução dos óxidos em solos tropicais.

Desse modo, o presente estudo teve por objetivos avaliar a presença de argilominerais interestratificados na banda de distância basal próxima a d = 0,70 nm e inferir o estádio de intemperização de um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico abrúptico do Sul do Brasil.

MATERIAL E MÉTODOS

Localização do sítio e caracterização do solo

Amostras de solo dos horizontes A₁, A₂, E e Bt de um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico abrúptico (Embrapa, 2006) e do material de origem (FR5) foram coletadas em 2002, na área do Departamento de Solos da Universidade Federal de Santa Maria. O local de coleta situa-se sob coordenadas geográficas de 29 º 41 ´ 52 " sul e 53 º 48 ´ 42 " oeste nas cotas altimétricas superiores de um relevo ondulado, porém com declive inferior a 1 %. Essa área não é cultivada desde os anos 70, estando atualmente coberta com vegetação espontânea, com espécies arbóreas nativas e pioneiras. O clima da região é Cfa, segundo a classificação de Köppen, com precipitação pluvial média anual de 1.769 mm e temperatura média anual de 19,2 °C. O solo apresenta textura franco-arenosa/argila, com transição abrúptica entre os horizontes E e Bt. O material de origem é um substrato sedimentar de arenito chamado de Formação Santa Maria.

Análises químicas

Os cátions trocáveis foram determinados segundo a Comissão de Fertilidade do Solo do Rio Grande do Sul e Santa Catarina (CFSRS/SC, 1994). A capacidade de troca de cátions efetiva (CTC_E) foi determinada pela soma dos cátions Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ e Al³⁺; e a CTC a pH 7 (CTC₇), pela soma de Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ e H + Al, sendo a última propriedade estimada pelo pH SMP. O carbono orgânico total (COT) foi determinado por combustão a seco, com um analisador elementar de CHN. O pH foi determinado por potenciometria. A granulometria do solo foi determinada por pesagens após peneiramento da fração areia e sedimentação e pipetagem da fração argila; a fração silte foi obtida por diferença das frações anteriores (Embrapa, 1997) (Quadro 1).

Análises mineralógicas

Para análise mineralógica, partiu-se da fração menor que 2 mm da terra fina seca ao ar (TFSA), na qual foi destruída a matéria orgânica das amostras, por queima com a adição de H₂O₂. Posteriormente, procedeu-se à dispersão das amostras de TFSA, mediante agitação mecânica em presença de dispersante químico (NaOH 10 %). A separação granulométrica das frações (2-5 µm, menor que 2 µm e menor que 0,2 µm) foi realizada por tamisagem e sedimentação com provetas e centrifugações, seguindo o método proposto por Robert & Tessier (1974). A fração argila foi saturada com CaCl₂ e submetida a sucessivas lavagens, para eliminação do excesso de Cl^-.

A preparação das amostras consistiu na deposição de uma suspensão de partículas das frações menor que 0,2 µm, menor que 2 µm e entre 2 e 5 µm, sobre lâminas de vidro - depósito orientado, as quais foram secas ao ar. Amostras da fração argila também foram preparadas na forma hidratada - pasta orientada. As lâminas com as amostras foram submetidas aos seguintes tratamentos: (i) secas em condição normal de temperatura, a 25 °C (N); nessas amostras, foram obtidos DRX com amplitude angular de 2 ° a 35 ° de 2 q; (ii) saturadas com etilenoglicol (EG); (iii) aquecidas a 300 e 550 °C. Nas amostras dos tratamentos ii e iii foram obtidos DRX com amplitude angular entre 2 ° e 16 ° de 2 q. A identificação dos minerais seguiu a ocorrência de três ordens do plano 00l (Brindley & Brown, 1980). Foram, também, preparadas amostras da fração argila do horizonte Bt sob a forma de pasta orientada, as quais foram submetidas aos DRX entre os ângulos de 2 º e 16 º de 2 q, antes e uma hora após solvatação com formamida (ASF). Objetivou-se com esse tratamento deslocar o pico das haloisitas desidratadas, caso presentes, de d = 0,720 nm a 1,0 nm (Churchman et al., 1984). Utilizou-se para as análises de difração de raios X um difratômetro de reflexão, modelo Siemens D5000, equipado com um monocromador, operado com radiação Co-Ka a 40 kw de voltagem e uma corrente elétrica de 30 mA.

O argilomineral interestratificado do tipo caulinita-esmectita (C-E) foi diagnosticado; quando em DRX, foram verificados picos largos entre d = 0,720 nm e 0,750 nm. Esses picos também devem ser deslocados em direção aos pequenos ângulos, após solvatação com EG, o que denota expansão das entrecamadas, e se deslocar, em sentido inverso, depois de as amostras serem aquecidas a 300 °C, indicando o fechamento destas. O desaparecimento dos picos ao redor de d = 0,70 nm após aquecimento a 550 °C é uma confirmação da presença de caulinita nas partículas (Brindley & Brown, 1980). Uma estimativa da proporção de camadas de caulinita e de esmectita foi obtida em simulações feitas a partir do comportamento de argilas de referência, com o programa Newmod for Windows©, proposto por Reynolds Jr. & Reynolds (1996).

Uma análise semiquantitativa dos argilominerais foi realizada com auxílio do programa de computador DecompRX. Os picos correspondentes ao plano 001 dos DRX brutos foram separados em fases elementares e representados por curvas dos tipos gaussiana e lorenciana, correspondentes a cada espécie mineral presente. Calculou-se, em seguida, a área correspondente a cada pico, conforme Lanson (1997).

Resultados e discussão

Observa-se, no perfil de solo, a presença de horizontes eluvial e iluvial de argila, E e Bt, respectivamente (Quadro 1). Nos horizontes de superfície os teores de argila são inferiores a 15 %, enquanto no horizonte Bt chega a 45 %. Os valores da CTC_E, a qual é estimada sem a alteração do pH natural do solo, dos horizontes A₁, A₂ e E representam em torno de dois terços da CTC₇. Os horizontes do solo apresentam pH H₂O inferior a 4,66 (horizonte A₁), demonstrando que boa parte da CTC_E pode ser oriunda de cargas elétricas negativas permanentes, visto que o valor de pH é muito próximo ao ponto de carga zero das argilas (Charlet & Schlegel, 1999).

As observações mineralógicas que seguem foram feitas sobre todos os horizontes, sendo, porém, apresentados apenas os DRX dos horizontes A₁ e Bt (Figura 1). Nos DRX em condição normal (N) da fração menor que 2 µm, observam-se picos correspondentes aos argilominerais com distância basal de d = 1,420 nm, típicos de argilominerais com estruturas 2:1. É, também, verificada uma banda larga, com cerca de 2 ° de 2 q (entre os angulos de 13 ° e 15 ° de 2 q), a qual corresponde, em seus extremos, às distâncias basais de d = 0,715 nm e 0,733 nm. Em uma primeira análise, esta banda pode ser atribuída à caulinita.

Contudo, a largura dessa banda pode indicar a possibilidade de haver outros argilominerais, além da caulinita. Argilominerais, como a haloisita, podem estar presentes, visto que, neste caso, ela possui distância basal, quando desidratada, de cerca de d = 0,720 nm, ligeiramente superior à da caulinita. Para atestar a presença ou não desse argilomineral, procedeu-se, sobre uma amostra, ao teste da formamida. Nesse teste, a formamida força a expansão das entrecamadas da haloisita (Churchman et al., 1984). A hidratação da haloisita provoca como resultado no DRX um deslocamento do pico de d = 0,720 nm a 1,0 nm, além de intensificá-lo. Contudo, observou-se que esse comportamento não ocorreu nos DRX anteriormente e após a aplicação da formamida, indicando a ausência deste argilomineral (Figura 2). Herbillon et al. (1981) alertam para a possibilidade de uma interpretação equivocada quando testes específicos não são realizados para diferenciar argilominerais interestratificados do tipo caulinita-esmectita da haloisita.

Ainda na figura 1, no pico largo, entre os ângulos de 13 ° e 15 ° de 2 q, correspondentes às distâncias entre d = 0,720 nm e 0,730 nm, dos DRX após EG, percebe-se ligeiro aumento da intensidade do pico d = 0,733 nm, denotando, provavelmente, deslocamento de parte do pico de d = 0,720 nm para d = 0,733 nm. Essa mudança de posição do pico pode ser novamente observada no DRX após aquecimento a 300 °C. Nele, observa-se que parte do pico a d = 0,733 nm desloca-se em direção ao pico d = 0,720 nm. Esse comportamento, caracterizado pela sensibilidade desses picos aos tratamentos, indica a existência conjunta, ou seja, na mesma partícula, de entrecamadas expansíveis e não-expansíveis, em pelo menos uma parte dos argilominerais representados por este pico. Logo, trata-se de um argilomineral interestratificado do tipo 2:1/1:1. Em razão de a posição do pico largo ser próxima ao domínio da caulinita, é possível que o argilomineral do tipo 1:1 acompanhante seja a caulinita, visto que, após o aquecimento a 550 °C, toda a banda a d = 0,710_0,730 nm desaparece - comportamento típico de uma caulinita que perde suas hidroxilas em alta temperatura (Brindley & Brown, 1980).

Ao se detalhar a banda composta pelos picos entre d = 0,710 nm e d = 0,730 nm (Figura 1), por meio da modelação de DRX brutos, entre os ângulos 11 ° e 16 ° de 2 q, com auxílio do programa de computador DecompRX (Lanson, 1997), obtêm-se os DRX modelados (Figura 3). Neles, foi possível confirmar que a banda larga a d = 0,710-0,730 nm pode ser decomposta em dois picos, correspondentes a duas fases minerais distintas.

Nos DRX dos horizontes A₁ e Bt (Figura 3), em condição normal (N), foram encontrados dois picos estreitos, com distância basal de d = 0,715 nm e d = 0,717 nm, respectivamente, ambos atribuídos à caulinita. Para os mesmos DRX, foram encontrados dois picos referentes às distâncias basais de d = 0,733 nm e d = 0,737 nm, respectivamente, correspondentes a um argilomineral interestratificado do tipo C-E (Figura 3). Para os picos a d = 0,733 nm e d = 0,737 nm, observa-se, após o tratamento com EG, deslocamento em direção aos pequenos ângulos do DRX, ou seja, às distâncias basais de d = 0,738 nm e d = 0,742 nm, respectivamente. Esse comportamento é possível devido à expansividade de algumas das entrecamadas da partícula e corrobora, além dos resultados de Wiewiora (1971), a hipótese levantada na interpretação dos DRX brutos. Tratando-se de entrecamadas sensíveis ao tratamento com EG e ao aquecimento a 300 °C (Figura 1), é possível que seja uma esmectita, visto que o comportamento é típico de um argilomineral de baixa carga elétrica permanente. Atribui-se, então, à fase expansiva um argilomineral do tipo esmectítico, caracterizando dessa maneira um interestratificado do tipo caulinita-esmectita (C-E). Já os picos d = 0,715 nm e d = 0,717 nm dos DRX dos horizontes A₁ e Bt são referentes à caulinita, visto que estes se mostraram indiferentes ao tratamento com EG e a aquecimentos leves a 300 ºC, porém desapareceram a 550 °C.

Esses resultados estão de acordo com os de Wiewiora (1971), que encontrou argilominerais interestratificados do tipo C-E com pico 00l de d = 0,730 nm. Herbillon et al. (1981), estudando solos intermediários em uma pedosseqüência na África, também encontraram C-E caracterizada por picos a d = 0,737 nm em condição normal. Entretanto, no estudo não houve variação da posição do pico após tratamento com EG - ao contrário do observado no presente estudo. Isso pode ser explicado, segundo os mesmos autores, pela também presença de hidróxi-Al entrecamadas em esmectitas, impedindo a expansão das entrecamadas. Wada & Kakuto (1983) e Yerima et al. (1985) também encontraram picos largos entre d = 0,740 nm e d = 0,750 nm, atribuindo à presença de interestratificados do tipo C-E.

Os picos, nas condições normal e EG, variaram de d = 0,004 a 0,006 nm (Quadro 2). A expansividade das entrecamadas nos interestratificados C-E pode ser observada em todas as amostras, porém com pequenas variações de intensidade. Embora a variação seja pequena, ela pode ser detectada com segurança pelo modelo matemático do programa DecompRX (Lanson & Besson, 1992). O significado dessa variação é que a proporção de camadas de esmectita é pequena em relação àquela de caulinita. Nesse sentido, espera-se que, quanto maior a proporção de entrecamadas expansíveis de esmectita, maior seja a variação na distância basal em DRX em condição normal e EG.

Em uma simulação da proporção entre as camadas expansíveis de esmectita e não-expansíveis de caulinita com o programa Newmod (Reynolds Jr. & Reynolds, 1996), verificou-se que a proporção de esmectita está entre 10 e 20 % do total de camadas em uma partícula interestratificada de C-E. Wiewiora (1971) atribuiu uma proporção de 80-90 % de camadas cauliníticas para um pico de 00l de d = 0,730 nm, o que concorda com os resultados obtidos neste estudo.

Ao calcular a superfície dos picos (produto da largura do pico à meia altura pela máxima intensidade do pico), têm-se os picos referentes a caulinita-esmectita, representando cerca de 91,5 e 93,3 %, respectivamente, para os horizontes A₁ e Bt (Figura 3). Entretanto, quanto aos picos referentes à caulinita, estes representam apenas 8,44 e 6,66 % para os mesmos horizontes. Isso demonstra que o argilomineral predominante na fase d = 0,700 nm da argila do solo é um interestratificado C-E.

O significado da presença de argilominerais interestratificados do tipo C-E para evolução dos solos é ainda bastante questionado (Herbillon et al., 1981; Wada & Kakuto, 1983; Corti et al., 1998). De acordo com vários autores, entre eles Wilson (1999), Rigui et al. (1999) e Herbillon et al. (1981), a presença desse argilomineral pode indicar um estádio intermediário de evolução entre os argilominerais do tipo 2:1 e 1:1. Essa evolução está representada pelo processo de alitização dos argilominerais do tipo 2:1 com perda de cátions, principalmente devido a dessilificação (Corti et al., 1998). A caulinita, em uma escala evolutiva, faz parte daqueles argilominerais mais estáveis em condições de intensa lixiviação de cátions - condições encontradas nos trópicos e subtrópicos. A presença de argilominerais interestratificados C-E em um dado solo pode indicar, segundo Yerima et al. (1985) e Wada & Kakuto (1983), um estado intermediário de intemperismo sofrido por ele. Contudo, sua presença pode também ser influenciada pela posição do perfil de solo na toposseqüência, pelo grau de drenagem, pela relação Si/Al e pelo teor de Fe livre (Herbillon et al., 1981; Rigui et al., 1999). Esses autores apresentam, por essa razão, a seguinte seqüência teórica de alteração dos minerais nos solos com intemperização acelerada: esmectita ® caulinita/esmectita ® caulinita ® óxidos.

A transformação de esmectita em caulinita, para Karathanasis & Hajek (1983), deve-se a processos combinados de dissolução-precipitação e reorganização estrutural. Isso porque, para que uma argila do tipo 2:1 evolua em estrutura 1:1, deve ocorrer dissolução de camadas tetraédricas, ou mesmo a cristalização de caulinita nas entrecamadas de esmectitas e posterior desfolhação (Rigui et al., 1999).

Na figura 4 é apresentado o DRX da rocha após modelagem, onde se verifica um pico a d = 0,742 nm em condição normal e d = 0,747 nm após EG. Com isso, estima-se que a presença de C-E no solo seja explicada pelo processo de herança em razão da presença do mineral no material parental. Esta interpretação é também corroborada por Corti et al. (1998) e Schultz et al. (1971), que, ao estudarem solos com C-E, verificaram ser um processo de herança do material parental (rocha e saprolito) ao solo, o principal fator para existência de C-E no solo.

Embora pequenas em proporção, do ponto de vista agronômico, as propriedades químicas associadas à esmectita são de grande importância. Nesse sentido, pode-se verificar contribuição da esmectita à CTC do solo, muitas vezes superior à da caulinita. É compreensível então que, para este solo, a CTC efetiva seja muito próxima, cerca de 2/3 da CTC a pH 7, apesar da condição de pH baixo. Ao observar a atividade da argila (Quadro 1), com exceção do horizonte Bt (CTC de ~22 cmol_c kg^-1 de argila), todos os outros possuem argila de atividade alta-Ta, isto é, com CTC superior a 27 cmol_c kg^-1 de argila, segundo Embrapa (2006). Apesar de o horizonte Bt ter argila de atividade baixa, a CTC ajustada para 100 % de argila apresenta valor elevado, o que corrobora a presença do interestratificado caulinita-esmectita. Nesse sentido, a presença de C-E deve ser considerada para estudos de fertilidade desse solo.

CONCLUSÕES

1. A detecção de interestratificado caulinita-esmectita é observada em difratometria de raios X pela sensibilidade do pico a d = 0,720 nm aos tratamentos com etilenoglicol e aquecimento a 300 °C.

2. O interestratificado caulinita-esmectita na fração argila do Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico abrúptico é originado por herança do material parental e constitui-se no argilomineral predominante na fase d = 0,720 dos difratogramas de raios X.

3. A presença de interestratificados caulinita-esmectita indica um estádio intermediário no processo de intemperismo do Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico abrúptico estudado.

AGRADECIMENTOS

O primeiro autor agradece ao CNPq pela concessão de Bolsa de Doutorado Pleno no exterior, assim como ao laboratório PESSAC/INRA, pela viabilização instrumental.

LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em outubro de 2006 e aprovado em julho de 2007.

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Interestratificado caulinita-esmectita em um argissolo desenvolvido a partir de rocha sedimentar do Sul do Brasil

Interlayered kaolinite-smectite minerals in an acrisol developed from sandstone parent material in Southern Brazil

Datas de Publicação

Publicação nesta coleção
26 Fev 2008
Data do Fascículo
Dez 2007

Histórico

Aceito
Jul 2007
Recebido
Out 2006

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

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