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Intemperismo

O intemperismo é a decomposição de rochas , solos e minerais , bem como madeira e materiais artificiais, por meio do contato com água, gases atmosféricos e organismos biológicos. O intemperismo ocorre in situ (no local, com pouco ou nenhum movimento), e não deve ser confundido com erosão , que envolve o transporte de rochas e minerais por agentes como água , gelo , neve , vento , ondas e gravidade .

Um arco natural produzido pela erosão de rocha diferentemente alterada em Jebel Kharaz ( Jordânia ).

Os processos de intemperismo são divididos em intemperismo físico e químico . O intemperismo físico envolve a decomposição de rochas e solos por meio dos efeitos mecânicos do calor, água, gelo ou outros agentes. O intemperismo químico envolve a reação química da água, gases atmosféricos e produtos químicos produzidos biologicamente com rochas e solos. A água é o principal agente por trás do intemperismo físico e químico, [1] embora o oxigênio atmosférico e o dióxido de carbono e as atividades dos organismos biológicos também sejam importantes. [2] O intemperismo químico por ação biológica também é conhecido como intemperismo biológico. [3]

Enquanto o intemperismo físico é mais rápido em ambientes muito frios ou muito secos, as reações químicas são mais rápidas onde o clima é úmido e quente. No entanto, os dois tipos de intemperismo ocorrem juntos e cada um tende a acelerar o outro. [1] Por exemplo, a meteorização por geada cria rachaduras na superfície de um afloramento rochoso, tornando-o mais suscetível a reações químicas ao fornecer caminhos para que a água e o ar penetrem na rocha. Os vários agentes de intemperismo atuam em conjunto para converter minerais primários ( feldspatos e micas ) em minerais secundários ( argilas , hidróxidos e carbonatos ) e liberar elementos nutrientes para as plantas na forma solúvel.

Os materiais restantes após a quebra da rocha combinam-se com material orgânico para criar o solo . Muitas formas de relevo e paisagens da Terra são o resultado de processos de intemperismo combinados com erosão e re-deposição. O intemperismo é uma parte crucial do ciclo das rochas , e as rochas sedimentares , formadas a partir dos produtos do intemperismo de rochas mais antigas, cobrem 66% dos continentes da Terra e grande parte do fundo do oceano . [4]

Intemperismo físico

O intemperismo físico , também chamado de intemperismo mecânico ou desagregação , é a classe de processos que causa a desintegração das rochas sem alteração química. Geralmente é muito menos importante do que o intemperismo químico, mas pode ser significativo em ambientes subárticos ou alpinos. [5] Além disso, o desgaste químico e físico freqüentemente andam de mãos dadas. Por exemplo, rachaduras estendidas por intemperismo físico aumentam a área de superfície exposta à ação química, ampliando assim a taxa de desintegração. [6]

A meteorização por geada é a forma mais importante de meteorização física. O próximo passo em importância é o entalhe pelas raízes das plantas, que às vezes entram em rachaduras nas rochas e as separam. A escavação de vermes ou outros animais também pode ajudar a desintegrar as rochas, assim como a "coleta" pelos líquenes. [7]

Resistência à geada

Uma rocha em Abisko , Suécia, fraturou-se ao longo das juntas existentes, possivelmente por congelamento ou estresse térmico.

Frost weathering é o nome coletivo para aquelas formas de intemperismo físico que são causadas pela formação de gelo dentro de afloramentos rochosos. Por muito tempo, acreditou-se que o mais importante deles é o congelamento , que resulta da expansão da água dos poros quando ela congela. No entanto, um crescente corpo de trabalho teórico e experimental sugere que a segregação do gelo , na qual a água super-resfriada migra para as lentes de formação de gelo dentro da rocha, é o mecanismo mais importante. [8] [9]

Quando a água congela, seu volume aumenta em 9,2%. Essa expansão pode teoricamente gerar pressões maiores que 200 megapascais (29.000 psi), embora um limite superior mais realista seja de 14 megapascais (2.000 psi). Isso ainda é muito maior do que a resistência à tração do granito, que é cerca de 4 megapascais (580 psi). Isso faz com que o congelamento, no qual a água dos poros congela e sua expansão volumétrica fratura a rocha envolvente, pareça ser um mecanismo plausível para o intemperismo por gelo. No entanto, o gelo simplesmente se expandirá para fora de uma fratura aberta e reta antes que possa gerar uma pressão significativa. Assim, o congelamento só pode ocorrer em fraturas pequenas e tortuosas. [5] A rocha também deve estar quase completamente saturada com água, ou o gelo simplesmente se expandirá para os espaços de ar na rocha insaturada sem gerar muita pressão. Essas condições são incomuns o suficiente para que a formação de gelo não seja o processo dominante de meteorização. [10] O calçamento de gelo é mais eficaz onde há ciclos diários de derretimento e congelamento de rochas saturadas de água, portanto, é improvável que seja significativo nos trópicos, nas regiões polares ou em climas áridos. [5]

A segregação do gelo é um mecanismo menos caracterizado de intemperismo físico. [8] Isso ocorre porque os grãos de gelo sempre têm uma camada superficial, geralmente com apenas algumas moléculas de espessura, que se assemelha mais à água líquida do que ao gelo sólido, mesmo em temperaturas bem abaixo do ponto de congelamento. Esta camada líquida pré-fundida tem propriedades incomuns, incluindo uma forte tendência de absorver água por ação capilar das partes mais quentes da rocha. Isso resulta no crescimento do grão de gelo que coloca uma pressão considerável sobre a rocha circundante, [11] até dez vezes maior do que o provável com a formação de gelo. Este mecanismo é mais eficaz em rochas cujas médias de temperatura estão logo abaixo do ponto de congelamento, −4 a −15 ° C (25 a 5 ° F). A segregação de gelo resulta no crescimento de agulhas e lentes de gelo dentro de fraturas na rocha e paralelas à superfície da rocha, que gradualmente separam a rocha. [9]

Estresse térmico

O intemperismo por estresse térmico resulta da expansão e contração da rocha devido às mudanças de temperatura. Por exemplo, o aquecimento de rochas pela luz solar ou incêndios pode causar a expansão de seus minerais constituintes. Uma vez que alguns minerais se expandem quando aquecidos mais do que outros, as mudanças de temperatura configuram tensões diferenciais que eventualmente fazem a rocha se quebrar. Como a superfície externa de uma rocha costuma ser mais quente ou mais fria do que as porções internas mais protegidas, algumas rochas podem sofrer desgaste por esfoliação (descolamento das camadas externas) devido a tensões diferenciais entre as porções interna e externa. O intemperismo por estresse térmico é mais eficaz quando a porção aquecida da rocha é apoiada pela rocha circundante, de modo que fica livre para se expandir em apenas uma direção. [12]

O intemperismo por estresse térmico compreende dois tipos principais, choque térmico e fadiga térmica . O choque térmico ocorre quando as tensões são tão grandes que a rocha racha imediatamente, mas isso é incomum. Mais típica é a fadiga térmica, na qual as tensões não são grandes o suficiente para causar a ruptura imediata da rocha, mas ciclos repetidos de tensão e liberação gradualmente enfraquecem a rocha. [12]

O intemperismo por estresse térmico é um mecanismo importante nos desertos , onde existe uma grande variação de temperatura diurna , quente durante o dia e fria à noite. [13] Como resultado, o desgaste por estresse térmico às vezes é chamado de desgaste por insolação , mas isso é enganoso. O desgaste térmico pode ser causado por qualquer grande mudança de temperatura, e não apenas pelo aquecimento solar intenso. É provável que seja tão importante em climas frios quanto em climas quentes e áridos. [12] Incêndios florestais também podem ser uma causa significativa de desgaste térmico rápido. [14]

A importância do desgaste por estresse térmico tem sido desconsiderada por geólogos, [5] [9] com base em experimentos no início do século 20 que pareciam mostrar que seus efeitos não eram importantes. Desde então, esses experimentos foram criticados como irreais, uma vez que as amostras de rocha eram pequenas, foram polidas (o que reduz a nucleação das fraturas) e não foram reforçadas. Essas pequenas amostras foram, portanto, capazes de se expandir livremente em todas as direções quando aquecidas em fornos experimentais, que não produziram os tipos de estresse prováveis ​​em ambientes naturais. Os experimentos também foram mais sensíveis ao choque térmico do que à fadiga térmica, mas a fadiga térmica é provavelmente o mecanismo mais importante na natureza. Os geomorfologistas começaram a enfatizar a importância do intemperismo por estresse térmico, particularmente em climas frios. [12]

Liberação de pressão

A liberação de pressão pode ter causado as folhas de granito esfoliadas mostradas na foto.

A liberação ou descarga de pressão é uma forma de intemperismo físico visto quando uma rocha profundamente enterrada é exumada . Rochas ígneas intrusivas, como o granito , são formadas nas profundezas da superfície da Terra. Eles estão sob uma pressão tremenda por causa do material rochoso que os cobre. Quando a erosão remove o material rochoso sobrejacente, essas rochas intrusivas são expostas e a pressão sobre elas é liberada. As partes externas das rochas tendem a se expandir. A expansão cria tensões que causam a formação de fraturas paralelas à superfície da rocha. Com o tempo, camadas de rocha se soltam das rochas expostas ao longo das fraturas, um processo conhecido como esfoliação . A esfoliação devido à liberação de pressão também é conhecida como "cobertura". [15]

Tal como acontece com o intemperismo térmico, a liberação de pressão é mais eficaz em rochas com contraforte. Aqui, a tensão diferencial direcionada para a superfície não reforçada pode ser tão alta quanto 35 megapascais (5.100 psi), facilmente o suficiente para quebrar a rocha. Este mecanismo também é responsável pela fragmentação em minas e pedreiras e pela formação de juntas em afloramentos rochosos. [16]

O recuo de uma geleira sobrejacente também pode levar à esfoliação devido à liberação de pressão. Isso pode ser reforçado por outros mecanismos de desgaste físico. [17]

Crescimento de cristal de sal

Tafoni em Salt Point State Park , Sonoma County, Califórnia .

Cristalização sal (também conhecido como resistência sal , acunhamento sal ou haloclasty ) provoca uma desagregação de rochas quando salinas soluções infiltrar-se juntas e fissuras nas rochas e evapora-se, deixando de sal cristais atrás. Tal como acontece com a segregação do gelo, as superfícies dos grãos de sal atraem sais dissolvidos adicionais por meio da ação capilar, causando o crescimento de lentes de sal que exercem alta pressão sobre a rocha circundante. Os sais de sódio e magnésio são os mais eficazes na produção de intemperismo de sal. O intemperismo com o sal também pode ocorrer quando a pirita na rocha sedimentar é quimicamente alterada para sulfato de ferro (II) e gesso , que então se cristalizam como lentes de sal. [9]

A cristalização do sal pode ocorrer onde quer que os sais sejam concentrados por evaporação. Portanto, é mais comum em climas áridos, onde o forte aquecimento causa forte evaporação e ao longo da costa. [9] O intemperismo do sal é provavelmente importante na formação de tafoni , uma classe de estruturas de intemperismo de rocha cavernosa. [18]

Efeitos biológicos no desgaste mecânico

Os organismos vivos podem contribuir para o intemperismo mecânico, bem como o intemperismo químico (ver § Intemperismo biológico abaixo). Líquenes e musgos crescem em superfícies rochosas essencialmente nuas e criam um microambiente químico mais úmido. A fixação desses organismos à superfície da rocha aumenta a degradação física e química da microcamada da superfície da rocha. Foi observado que líquenes arrancam grãos minerais do xisto descoberto com suas hifas (estruturas de fixação semelhantes a raízes), um processo descrito como depenagem , [15] e puxam os fragmentos para o seu corpo, onde os fragmentos passam então por um processo de intemperismo químico ao contrário da digestão. [19] Em uma escala maior, as mudas que brotam em uma fenda e as raízes das plantas exercem pressão física, além de fornecer um caminho para a infiltração de água e produtos químicos. [7]

Intemperismo químico

Comparação de calcário não envelhecido (esquerda) e calcário intemperizado (direita).

A maioria das rochas se forma a temperatura e pressão elevadas, e os minerais que compõem a rocha costumam ser quimicamente instáveis ​​em condições relativamente frias, úmidas e oxidantes, típicas da superfície da Terra. O intemperismo químico ocorre quando a água, o oxigênio, o dióxido de carbono e outras substâncias químicas reagem com a rocha para alterar sua composição. Estas reacções converter alguns dos originais primárias minerais na rocha para secundários minerais, remover outras substâncias como solutos, e deixar a maior parte dos minerais estáveis como uma quimicamente inalterado resistate . Com efeito, o intemperismo químico muda o conjunto original de minerais na rocha em um novo conjunto de minerais que está em equilíbrio mais próximo com as condições da superfície. No entanto, o verdadeiro equilíbrio raramente é alcançado, porque o intemperismo é um processo lento, e a lixiviação leva embora os solutos produzidos pelas reações de intemperismo antes que eles possam se acumular até os níveis de equilíbrio. Isso é particularmente verdadeiro em ambientes tropicais. [20]

A água é o principal agente do intemperismo químico, convertendo muitos minerais primários em minerais de argila ou óxidos hidratados por meio de reações descritas coletivamente como hidrólise . O oxigênio também é importante, pois age para oxidar muitos minerais, como o dióxido de carbono, cujas reações de intemperismo são descritas como carbonatação . O intemperismo químico é intensificado por agentes biológicos, como os ácidos produzidos pelo metabolismo e decomposição microbiana e das raízes das plantas. [21]

O processo de levantamento do bloco de montanha é importante para expor novos estratos de rocha à atmosfera e à umidade, permitindo que ocorra um desgaste químico importante; ocorre liberação significativa de Ca 2+ e outros íons nas águas superficiais. [22]

Dissolução

Amostras de núcleos de calcário em diferentes estágios de intemperismo químico (devido à chuva tropical e água subterrânea ), desde muito alto em profundidades rasas (parte inferior) até muito baixo em maiores profundidades (parte superior). O calcário levemente intemperizado mostra manchas acastanhadas, enquanto o calcário altamente intemperizado perde muito de seu conteúdo mineral de carbonato, deixando para trás a argila. Pedra calcária subterrânea do depósito carbonático do Oeste do Congo em Kimpese , República Democrática do Congo .

Dissolução (também chamada de solução simples ou dissolução congruente ) é o processo no qual um mineral se dissolve completamente sem produzir qualquer nova substância sólida. [23] A água da chuva dissolve facilmente minerais solúveis, como halita ou gesso , mas também pode dissolver minerais altamente resistentes, como quartzo , se houver tempo suficiente. [24] A água quebra as ligações entre os átomos no cristal: [25]

Hydrolysis of a silica mineral

A reação geral para a dissolução do quartzo é

SiO
2 + 2H
2O → H
4SiO
4

O quartzo dissolvido assume a forma de ácido silícico .

Uma forma de dissolução particularmente importante é a dissolução de carbonato, na qual o dióxido de carbono atmosférico aumenta o desgaste da solução. A dissolução do carbonato afeta as rochas que contêm carbonato de cálcio , como calcário e giz . Ocorre quando a água da chuva se combina com o dióxido de carbono para formar o ácido carbônico , um ácido fraco , que dissolve o carbonato de cálcio (calcário) e forma bicarbonato de cálcio solúvel . Apesar de uma cinética de reação mais lenta , este processo é termodinamicamente favorecido em baixa temperatura, porque a água mais fria retém mais gás dióxido de carbono dissolvido (devido à solubilidade retrógrada dos gases). A dissolução de carbonato é, portanto, uma característica importante do intemperismo glacial. [26]

A dissolução de carbonato envolve as seguintes etapas:

CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3
dióxido de carbono + água → ácido carbônico
H 2 CO 3 + CaCO 3 → Ca (HCO 3 ) 2
ácido carbônico + carbonato de cálcio → bicarbonato de cálcio

A dissolução de carbonato na superfície do calcário bem articulado produz um pavimento de calcário dissecado . Este processo é mais eficaz ao longo das articulações, alargando-as e aprofundando-as. [27]

Em ambientes não poluídos, o pH da água da chuva devido ao dióxido de carbono dissolvido é de cerca de 5,6. A chuva ácida ocorre quando gases como dióxido de enxofre e óxidos de nitrogênio estão presentes na atmosfera. Esses óxidos reagem na água da chuva para produzir ácidos mais fortes e podem baixar o pH para 4,5 ou até 3,0. O dióxido de enxofre , SO 2 , vem de erupções vulcânicas ou de combustíveis fósseis, pode se tornar ácido sulfúrico na água da chuva, o que pode causar intemperismo nas rochas sobre as quais cai. [28]

Hidrólise e carbonatação

Intemperismo da olivina para o local ideal dentro de um xenólito do manto .

A hidrólise (também chamada de dissolução incongruente ) é uma forma de intemperismo químico em que apenas parte de um mineral é dissolvido . O resto do mineral é transformado em um novo material sólido, como um mineral de argila . [29] Por exemplo, a forsterita ( olivina de magnésio ) é hidrolisada em brucita sólida e ácido silícico dissolvido:

Mg 2 SiO 4 + 4 H 2 O ⇌ 2 Mg (OH) 2 + H 4 SiO 4
forsterita + água ⇌ brucita + ácido silícico

A maior parte da hidrólise durante o intemperismo dos minerais é a hidrólise ácida , na qual prótons (íons de hidrogênio), que estão presentes na água ácida, atacam as ligações químicas nos cristais minerais. [30] As ligações entre os diferentes cátions e íons de oxigênio nos minerais diferem em força, e os mais fracos serão atacados primeiro. O resultado é que os minerais nas rochas ígneas se apresentam aproximadamente na mesma ordem em que foram formados originalmente ( Série de Reações de Bowen ). [31] A resistência de união relativa é mostrada na tabela a seguir: [25]

Ligação Força relativa
Si – O 2,4
Ti – O 1.8
Al – O 1,65
Fe +3 –O1,4
Mg – O 0.9
Fe +2 –O0,85
Mn – O 0,8
Ca – O 0,7
Na – O 0,35
K – O 0,25

Esta tabela é apenas um guia aproximado para a ordem de intemperismo. Alguns minerais, como a ilita , são excepcionalmente estáveis, enquanto a sílica é excepcionalmente instável devido à força da ligação silício-oxigênio. [32]

O dióxido de carbono que se dissolve na água para formar ácido carbônico é a fonte mais importante de prótons, mas os ácidos orgânicos também são importantes fontes naturais de acidez. [33] A hidrólise ácida do dióxido de carbono dissolvido é algumas vezes descrita como carbonatação e pode resultar em desgaste dos minerais primários para minerais carbonatos secundários. [34] Por exemplo, o intemperismo da forsterita pode produzir magnesita em vez de brucita por meio da reação:

Mg 2 SiO 4 + 2 CO 2 + 2 H 2 O ⇌ 2 MgCO 3 + H 4 SiO 4
forsterita + dióxido de carbono + água ⇌ magnesita + ácido silícico em solução

O ácido carbônico é consumido pelo intemperismo do silicato , resultando em soluções mais alcalinas por causa do bicarbonato . Esta é uma reação importante no controle da quantidade de CO 2 na atmosfera e pode afetar o clima. [35]

Aluminossilicatos contendo cátions altamente solúveis, como íons de sódio ou potássio, irão liberar os cátions como bicarbonatos dissolvidos durante a hidrólise ácida:

2 KAlSi 3 O 8 + 2 H 2 CO 3 + 9 H 2 O ⇌ Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 + 4 H 4 SiO 4 + 2 K + + 2 HCO 3 -
ortoclase (feldspato aluminossilicato) + ácido carbônico + água ⇌ caulinita (um mineral de argila) + ácido silícico em solução + íons potássio e bicarbonato em solução

Oxidação

Um cubo de pirita se dissolveu da rocha hospedeira, deixando partículas de ouro para trás.
Cubos de pirita oxidada .

Dentro do ambiente de intemperismo, ocorre a oxidação química de uma variedade de metais. O mais comumente observado é a oxidação de Fe 2+ ( ferro ) por oxigênio e água para formar óxidos e hidróxidos de Fe 3+ , como goethita , limonita e hematita . Isso dá às rochas afetadas uma coloração marrom-avermelhada na superfície que se desintegra facilmente e enfraquece a rocha. Muitos outros minérios e minerais metálicos oxidam e hidratam para produzir depósitos coloridos, assim como o enxofre durante o intemperismo de minerais sulfetados , como calcopiritas ou CuFeS 2, oxidando a hidróxido de cobre e óxidos de ferro . [36]

Hidratação

A hidratação mineral é uma forma de intemperismo químico que envolve a fixação rígida de moléculas de água ou íons H + e OH- aos átomos e moléculas de um mineral. Nenhuma dissolução significativa ocorre. Por exemplo, os óxidos de ferro são convertidos em hidróxidos de ferro e a hidratação da anidrita forma gesso . [37]

A hidratação em massa de minerais é secundária em importância à dissolução, hidrólise e oxidação, [36] mas a hidratação da superfície do cristal é o primeiro passo crucial na hidrólise. Uma nova superfície de um cristal mineral expõe íons cuja carga elétrica atrai moléculas de água. Algumas dessas moléculas se quebram em H + que se liga a ânions expostos (geralmente oxigênio) e OH- que se liga a cátions expostos. Isso perturba ainda mais a superfície, tornando-a suscetível a várias reações de hidrólise. Prótons adicionais substituem os cátions expostos na superfície, liberando os cátions como solutos. À medida que os cátions são removidos, as ligações silício-oxigênio e silício-alumínio se tornam mais suscetíveis à hidrólise, liberando o ácido silícico e os hidróxidos de alumínio para serem lixiviados ou formarem argilominerais. [32] [38] Experimentos de laboratório mostram que o desgaste dos cristais de feldspato começa em deslocamentos ou outros defeitos na superfície do cristal, e que a camada de desgaste tem apenas alguns átomos de espessura. A difusão dentro do grão mineral não parece ser significativa. [39]

Uma rocha recém-quebrada mostra desgaste químico diferencial (provavelmente principalmente oxidação) progredindo para dentro. Este pedaço de arenito foi encontrado na deriva glacial perto de Angelica, Nova York .

Intemperismo biológico

O intemperismo mineral também pode ser iniciado ou acelerado por microrganismos do solo. Os organismos do solo constituem cerca de 10 mg / cm 3 dos solos típicos, e experimentos de laboratório demonstraram que a albita e a muscovita sofrem duas vezes mais rapidez em solo vivo do que em solo estéril. Os líquenes nas rochas estão entre os agentes biológicos mais eficazes do intemperismo químico. [33] Por exemplo, um estudo experimental em granito hornblenda em New Jersey, EUA, demonstrou um aumento de 3x - 4x na taxa de intemperismo em superfícies cobertas de líquen em comparação com superfícies de rocha nua recentemente expostas. [40]

Intemperismo biológico do basalto por líquen , La Palma .

As formas mais comuns de intemperismo biológico resultam da liberação de compostos quelantes (como certos ácidos orgânicos e sideróforos ) e de dióxido de carbono e ácidos orgânicos pelas plantas. As raízes podem aumentar o nível de dióxido de carbono para 30% de todos os gases do solo, auxiliados pela adsorção de CO2 em minerais de argila e a taxa de difusão muito lenta de CO2 para fora do solo. [41] O CO2 e os ácidos orgânicos ajudam a quebrar os compostos que contêm alumínio e ferro nos solos abaixo deles. As raízes têm uma carga elétrica negativa equilibrada por prótons no solo próximo às raízes e podem ser trocados por cátions nutrientes essenciais, como o potássio. [42] Restos em decomposição de plantas mortas no solo podem formar ácidos orgânicos que, quando dissolvidos em água, causam intemperismo químico. [43] Compostos quelantes, principalmente ácidos orgânicos de baixo peso molecular, são capazes de remover íons metálicos de superfícies de rocha nua, com alumínio e silício sendo particularmente suscetíveis. [44] A capacidade de quebrar a rocha nua permite que os líquenes estejam entre os primeiros colonizadores de terra firme. [45] O acúmulo de compostos quelantes pode facilmente afetar as rochas e solos circundantes e pode levar à podsolização dos solos. [46] [47]

Os fungos micorrízicos simbióticos associados ao sistema radicular das árvores podem liberar nutrientes inorgânicos de minerais como apatita ou biotita e transferir esses nutrientes para as árvores, contribuindo assim para a nutrição das árvores. [48] Também foi recentemente evidenciado que as comunidades bacterianas podem impactar a estabilidade mineral levando à liberação de nutrientes inorgânicos. [49] Foi relatado que uma grande variedade de cepas ou comunidades bacterianas de diversos gêneros são capazes de colonizar superfícies minerais ou intemperizar minerais e, para algumas delas, foi demonstrado um efeito de promoção do crescimento das plantas. [50] Os mecanismos demonstrados ou hipotetizados usados ​​pelas bactérias para intemperizar os minerais incluem várias reações de oxidação e dissolução, bem como a produção de agentes de intemperismo, como prótons, ácidos orgânicos e moléculas quelantes.

Intemperismo no fundo do oceano

O intemperismo da crosta oceânica basáltica difere em aspectos importantes do intemperismo na atmosfera. O intemperismo é relativamente lento, com o basalto se tornando menos denso, a uma taxa de cerca de 15% por 100 milhões de anos. O basalto torna-se hidratado e é enriquecido em ferro férrico e total, magnésio e sódio à custa de sílica, titânio, alumínio, ferro ferroso e cálcio. [51]

Construindo intempéries

Betão danificado pela chuva ácida .

Edifícios feitos de qualquer pedra, tijolo ou concreto são suscetíveis aos mesmos agentes de intemperismo que qualquer superfície de rocha exposta. Também estátuas , monumentos e cantaria ornamental podem ser seriamente danificados por processos naturais de intemperismo. Isso é acelerado em áreas severamente afetadas pela chuva ácida . [52]

Propriedades de solos bem intemperizados

A rocha granítica, que é a rocha cristalina mais abundante exposta na superfície da Terra, começa a sofrer desgaste com a destruição da hornblenda . A biotita então se transforma em vermiculita e, finalmente, a oligoclásio e a microclina são destruídas. Todos são convertidos em uma mistura de minerais de argila e óxidos de ferro. [31] O solo resultante é empobrecido em cálcio, sódio e ferro ferroso em comparação com a rocha-mãe, e o magnésio é reduzido em 40% e o silício em 15%. Ao mesmo tempo, o solo é enriquecido em alumínio e potássio, em pelo menos 50%; pelo titânio, cuja abundância triplica; e pelo ferro férrico, cuja abundância aumenta em uma ordem de magnitude em comparação com a rocha-mãe. [53]

A rocha basáltica é mais facilmente intemperizada do que a rocha granítica, devido à sua formação em temperaturas mais altas e condições mais secas. O tamanho de grão fino e a presença de vidro vulcânico também aceleram o intemperismo. Em ambientes tropicais, ele se desintegra rapidamente em minerais de argila, hidróxidos de alumínio e óxidos de ferro enriquecidos com titânio. Como a maior parte do basalto é relativamente pobre em potássio, o basalto se modifica diretamente para a montmorilonita pobre em potássio e depois para a caulinita . Onde a lixiviação é contínua e intensa, como nas florestas tropicais, o produto final do intemperismo é a bauxita , o principal minério do alumínio. Onde a chuva é intensa, mas sazonal, como em climas de monção, o produto final do intemperismo é a laterita rica em ferro e titânio . [54] A conversão de caulinita em bauxita ocorre apenas com intensa lixiviação, pois a água do rio comum está em equilíbrio com a caulinita. [55]

A formação do solo requer entre 100 e 1000 anos, um intervalo muito breve no tempo geológico. Como resultado, algumas formações mostram numerosos leitos de paleossolos (solo fóssil). Por exemplo, a Formação Willwood de Wyoming contém mais de 1000 camadas de paleossolo em uma seção de 770 metros (2.530 pés), representando 3,5 milhões de anos de tempo geológico. Paleossolos foram identificados em formações tão antigas quanto arqueanas (mais de 2,5 bilhões de anos de idade). No entanto, os paleossolos são difíceis de reconhecer no registro geológico. [56] As indicações de que um leito sedimentar é um paleossolo incluem um limite inferior gradacional e um limite superior agudo, a presença de muita argila, classificação pobre com poucas estruturas sedimentares, clastos de rip-up em leitos sobrejacentes e rachaduras de dessecação contendo material de leitos superiores . [57]

O grau de intemperismo de um solo pode ser expresso como o índice químico de alteração , definido como 100 Al
2O
3/ (Al
2O
3 + CaO + Na
2O + K
2O) . Isso varia de 47 para rocha da crosta superior não intemperizada a 100 para material totalmente intemperizado. [58]

Intemperismo de materiais não geológicos

A madeira pode ser física e quimicamente intemperizada por hidrólise e outros processos relevantes para os minerais, mas, além disso, a madeira é altamente suscetível ao intemperismo induzido pela radiação ultravioleta da luz solar. Isso induz reações fotoquímicas que degradam a superfície da madeira. [59] As reações fotoquímicas também são significativas no desgaste de tintas [60] e plásticos. [61]

Galeria

  • Intemperismo por sal de pedra de construção na ilha de Gozo , Malta .

  • Intemperismo de sal de arenito perto de Qobustan , Azerbaijão .

  • Esta parede de arenito do Permiano perto de Sedona, Arizona , Estados Unidos, transformou-se em uma pequena alcova .

  • Intemperismo em um pilar de arenito em Bayreuth .

  • Efeito de intemperismo da chuva ácida em estátuas.

  • Efeito do desgaste em uma estátua de arenito em Dresden, Alemanha.

Veja também

  • Processos eólicos  - Processos devido à atividade do vento
  • Biorhexistasia
  • Endurecimento de caso de rochas
  • Decomposição  - O processo no qual as substâncias orgânicas são decompostas em matéria orgânica mais simples
  • Câmara ambiental
  • Eluvium
  • Granito esfoliante  - casca de granito descascando como uma cebola (descamação) devido ao intemperismo
  • Fatores de intemperismo do polímero
  • Intemperismo de meteorito
  • Pedogênese  - Processo de formação do solo
  • Intemperismo reverso
  • Função de produção de solo
  • Intemperismo espacial
  • Intemperismo esferoidal
  • Teste de clima de polímeros
  • Aço de intemperismo  - Grupo de ligas de aço projetado para formar um acabamento semelhante à ferrugem quando exposto ao clima

Referências

  1. ^ a b Leeder, MR (2011). Sedimentologia e bacias sedimentares: da turbulência à tectônica (2ª ed.). Chichester, West Sussex, Reino Unido: Wiley-Blackwell. p. 4. ISBN 9781405177832.
  2. ^ Blatt, Harvey; Middleton, Gerard; Murray, Raymond (1980). Origem das rochas sedimentares (2ª ed.). Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall. pp. 245–246. ISBN 0136427103.
  3. ^ Gore, Pamela J. W. "Weathering". Georgia Perimeter College. Archived from the original on 2013-05-10.
  4. ^ Blatt, Harvey; Tracy, Robert J. (1996). Petrology : igneous, sedimentary, and metamorphic (2nd ed.). New York: W.H. Freeman. p. 217. ISBN 0716724383.
  5. ^ a b c d Blatt, Middleton & Murray 1980, p. 247.
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