Caracterização de concreções ferro-manganosas de solos de calcário no norte do estado de Minas Gerais

Abstract

As concreções ferro-manganosas, variáveis quanto ao diâmetro e formato, são comuns em solos desenvolvidos de calcário no norte de Minas Gerais. Normalmente, tendem a aumentar de tamanho com a profundidade nos Cambissolos e Vertissolos e a permanecer pequenas nos Latossolos, onde são mais lisas (menos corroídas) e mais arredondadas (lembrando chumbinho de caça). Com o objetivo de estudá-las, foram coletadas concreções (C) nos horizontes B de Latossolos Vermelhos; B e BC de Cambissolo e C de Vertissolo, agrupadas de acordo com o diâmetro médio (C1-Φ = 0,18 cm; C2-Φ = 0,53 cm; C3-Φ = 0,90 cm; C4-Φ = 1,75 cm), sendo C1 as concreções dos Latossolos e C2, C3 e C4 separações das concreções do Cambissolo e do Vertissolo. Tais concreções, após trituradas, foram caracterizadas química (extração de Fe e Mn com oxalato e DCB; ataque sulfúrico e ataque triácido) e mineralogicamente (difração de raios-X). Também foram coletadas amostras indeformadas dos solos que apresentavam concreções, as quais foram impregnadas para análise micromorfológica. A caracterização química das concreções revelou o ferro, a sílica e o manganês como os principais constituintes. Houve correlação significativa e negativa entre o diâmetro das concreções e o teor de ferro (r = -0,88), o que concorda com a literatura, bem como maior acúmulo de ferro nas concreções de menor diâmetro. Também houve correlação positiva entre o diâmetro e o teor de sílica (r = 0,96), fato explicado pelos teores de sílica encontrados nos solos e horizontes onde as concreções ocorrem. Para o manganês nenhuma correlação foi observada, o que contradiz dados de literatura, que revelam normalmente aumento do teor de manganês com o diâmetro. Observou-se, ainda, nas concreções, alguns elementos traços (Ba, Co, Ni, Pb). A quantificação de elementos traços demonstrou elevadas concentrações de manganês, com valores médios 40 vezes maiores que os encontrados nos solos, valores elevados de bário (em média 20 vezes maiores que nos solos) e que tendem a acompanhar o manganês (r = 0,99), o que também foi verificado para o Co (r = 0,99), Ni (r = 0,94), Pb (r = 0,99). A difração de raios-X revelou a presença de goethita como único óxido de ferro presente. Também foi detectada a presença de quartzo, caulinita, lithiophorita e traços de minerais 2:1 (possivelmente interestratificados ilita/esmectita). A micromorfologia revelou a presença de concreções (com organização interna concêntrica) e de nódulos ferro-manganosos. Observando do centro para a periferia, as camadas concêntricas das concreções variaram do preto ao amarelo-avermelhado, evidenciando a contribuição do manganês e a possível transformação dos óxidos de ferro, talvez de hematita para goethita. Alguns fragmentos de concreções presentes nos solos encontravam-se recapeados por novos aportes de ferro, indicando que o processo de difusão e concentração do ferro continuava ativo.

The occurrence of iron-manganese concretions, which vary in diameter and shape, are common in limestone-derived soils from northern Minas Gerais, Brazil. Normally, they tend to increase their size with depth in Cambisols (Inceptisols) and Vertisols, and to remain small in Latosols (Oxisols), where they are smoother and more rounded. Aiming to study them, concretions in the B horizons of Red Latosols, B and BC horizons of Cambisols and C horizons of Vertisols were collected and grouped according to their average diameter (C1-f = 0.18 cm; C2-f = 0.53 cm; C3-f = 0.90 cm; C4-f = 1.75 cm). C1 are concretions of Latosols and C2, C3, C4 groups of concretions of Cambisol and Vertisol; after being grinded, they were chemically (Fe and Mn extracted by oxalate and dithionite (CBD); sulfuric acid digestion and triacid acid digestion) and mineralogically (X-ray diffraction) analyzed. Undisturbed samples of soils that had concretions were collected and impregnated for micromorphological analyses. The chemical characterization of concretions revealed that Fe, Si, and Mn are the main components. There was a significant and negative correlation between the concretions' diameter and iron amount (r = -0.88), which agrees with the literature and indicates higher Fe accumulation in smaller diameter concretions. Also, there was a significant and positive correlation between the concretions' diameter and silica content (r = 0.96), explained by different silica contents of soils and horizons where the concretions occurred. For Mn, no correlation was found, which is not in agreement with the literature, which commonly postulates that, as the diameter increases, there is an increment of Mn amount. The quantification of trace elements showed, - besides the elevated Mn amounts, with average values 40 times higher than those found in soils - elevated Ba values (in average 20 times higher than those found in soils) which tend to follow that of Mn (r = 0.99), which was also verified for Co (r = 0.99), Ni (r = 0.94) and Pb (r = 0.99). X-ray diffraction revealed goethite as the sole iron oxide mineral. Quartz, caulinite, lithiphiorite and trace of 2:1 minerals (probably illite/smectite interstratified) were also detected. Micromorphological analyses revealed the presence of true concretions (having concentric internal organization) and iron-manganese nodules. From the center to the borders, the concentric layers of concretions varied from black to reddish-yellow colors, suggesting Mn contribution and possible transformation of Fe-oxides, possibly hematite to goethite. Some fragments of concretions present in soils are cloaked by new Fe additions, indicating that the process of Fe diffusion and concentration is still active.