O documento discute a classificação e propriedades dos argilominerais, incluindo sua estrutura cristalina, tamanhos de partícula, minerais comuns e formação. É descrita a classificação estrutural dos argilominerais em grupos 1:1, 2:1 e 2:1:1 com base nas unidades tetraédricas e octaédricas. Exemplos como caulinita, ilita e montmorilonita são explicados.

1. 05/10/2011
1
Departamento de Engenharia Civil
Pós-graduação
ARGILOMINERAIS
PROPRIEDADES E APLICAÇÕES
Classificação Estrutural dos Argilominerais
Introdução

2. 05/10/2011
2
Origem dos Solos
Residual (Maduro, Saprolítico)
Transportado ou
Sedimentar
(Aluvião, Colúvio, Talus.
Orgânico (Turfa)
PUC-Rio
NGA
Solos Tropicais
PUC-Rio
NGA
ConceitosGeotécnicosBásicos
T.M.P. de Campos (2007)
Solos
Residuais
Solos
Lateríticos
Solo residual de sienito
O produto da intemperização da rocha
permanece no local de origem
Solos superficiais formados
em ambiente tropical
úmido, em decorrência,
essencialmente, de
lixiviação de óxidos de ferro
e alumínio de materiais
sobrejacentes bem
drenados.

3. 05/10/2011
3
OU SOLO SAPROLÍTICO
OU SAPROLITO
HORIZONTE C
HORIZONTE B
T.M.P. de Campos (2007)
Exemplos de Perfis de Solos Residuais
Solos Residuais
PUC-Rio
NGA
ConceitosGeotécnicosBásicos
T.M.P.deCampos(2007)
Peculiaridades estruturais
da rocha mãe são
preservadas no solo
residual jovem ou solo
saprolítico
Filito
Granito-Gnaisse
Gnaisse

4. 05/10/2011
4
Matacão  > 200mm
Calhau 60 <  < 200mm
Pedregulho 2 <  < 60mm
Areia 0,06 <  < 2mm
Silte 0,002 <  < 0,06mm
Argila  < 0,002mm
Tamanho de Grãos
T.M.P. de Campos (2007)
argila silte areia pedregulho
fina media grossa
calhau matacão
Diâmetro dos Grãos (mm)
0,002 0,05 4,8 760,4 2
Solos Coesivos Solos Granulares
Solos de Granulação Fina Solos de Granulação Grossa
Análise por Sedimentação Análise por Peneiramento
250 1000
Classificação ABNT
PUC-Rio
NGA
Areia
Pedregulho
Silte Argila
invisível
nesta escala
Tamanhos
relativos
T.M.P. de Campos (2007)
Invisíveis à
olho nu
PUC-Rio
NGA

5. 05/10/2011
5
Tamanhos de Partículas de
Solos
T.M.P. de Campos (2007)
PUC-Rio
NGA
Areia Silte Argila
grossa média fina grosso médio fino
Colóide
Espessura da folha de caulinita
Espessura da folha de ilita
Esp. da folha de montmorilonita
Diâmetro da molécula
d´água
Limite do microscópio óptico
Comprimento
de onda do
Raio X
Gama de ultramicroscopia
Limite do microscópio
eletrônico
Peneiramento
Limite de visibilidade a olho nu
Sedimentação Centrifugação
Comportamento
controlado por
forças elétricas
Comportamento
controlado por
forças de massa
1 - Amp
2 - Llm
3 - Amp
4 - ACa
5 - ACpb
solo
VE
0
5
10
15
20
25
30
35
40
CuKα - 2 θ
d=7.13
d=3.56
d=7.13
d=4.13
AN
ST
540°
EG
Ct
Fração areia – lupa binocular
Fração Argila - Microscópio eletrônico de
varredura (MEV)
Fração Argila -
Difração de Raios X
(DRX)

6. 05/10/2011
6
Análise Granulométrica
Peneiramento
– Percentual em peso do
solo que passa por
peneiras com
aberturas pré-
estabelecidas em
Normas Técnicas
T.M.P. de Campos (2007)
PUC-Rio
NGA
Jogo de peneiras
Amostra
de solo
Peneirador
Análise Granulométrica
Sedimentação
– Lei de Stokes: velocidade
de queda de partículas sólidas
em suspensão em uma
solução água-solo é
proporcional ao quadrado do
diâmetro das partículas
T.M.P. de Campos (2007)
PUC-Rio
NGA

7. 05/10/2011
7
Distribuição Granulométrica
T.M.P. de Campos (2007)
PUC-Rio
NGA
Diâmetros
Efetivos
(mm)
Coeficientes
de
Uniformidade
e
Curvatura
Peneira N o
(SUCS)
30"
12"
6"
3"
2"
1"
1/2"
4
10
20
40
60
100
200
Porcentagemretida)%(
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000
Diâmetro dos Grãos (mm)
Porcentagemquepassa(%)
MatacãoPedraABNT SilteArgila
PedregulhoAreia
médiafina finogrossa médio grosso
SilteArgila PedregulhoAreia
médiafina grossa 21 43
SilteArgila PedregulhoAreia
fina grossamédia
MIT
SUCS
Porcentagemquepassa(%)
Porcentagemretida(%)
Peneiramento
Sedimentação
Mineralogia
PUC-Rio
NGA
(constituintes sólidos dos solos)
Quartzo
Minerais Primários Feldspatos
(predominam na fração grossa) Micas
Argilominerais
Minerais Secundários Óxidos e Hidróxidos
(fração fina) de Fe e Al

8. 05/10/2011
8
Colóides dos Solos
4 Tipos
Argilominerais
1:1, 2:1, 2:1:1
Óxidos e Oxi-hidróxidos de Fe and Al
Goetita, Hematita, Ferryhydrita, Maghemita
Matéria Orgânica
Baixo peso molecular – ácido fúlvico
PUC-Rio
NGA
Todo argilo-mineral é uma argila, mas
nem toda a argila é um argilo-mineral...
PUC-Rio
NGA

9. 05/10/2011
9
Argilominerais
PUC-Rio
NGA
São silicatos de alumínio hidratados, podendo conter
pequenas quantidades de elementos alcalinos (K, Na, Li) e
alcalino terrosos (Ca, Mg).
O Al de sua estrutura cristalina pode ser substituído por
Fe3+, Fe2+ ou Mg2+.
Três grupos principais de agrupamentos atômicos formam
sua estrutura cristalina:
G ou B
Folhas de Tetraedros de Silício
Folhas de Octaedros de Alumínio
Folhas de Octaedros de Magnésio
G = gibisita (Al); B = brucita (Mg)
Estrutura dos
Argilominerais
PUC-Rio
NGA

10. 05/10/2011
10
• Os argilominerais são formados por folhas de
tetraedros de silício e oxigênio e folhas de
octaedros de alumínio e oxidrilas, ambas em
arranjo hexagonal.
• Os átomos de oxigênio ficam dispostos em
volta dos átomos de silício, em ligação
covalente, o mesmo acontecendo com as
oxidrilas e os átomos de alumínio.
 No caso dos tetraedros, o Si, pode ser
substituído isomorficamente por Al3+, Fe2+ e
Fe3+.
 Nos octaedros pode ocorrer a substituição
isomórfica do Al3+, Fe2+, Fe3+, Ti4+, Cr3+,
Mn2+, Zn2+, Li1+, Mg2+.
PUC-Rio
NGA
Unidades Estruturais Básicas
0.29 nm
Aluminio ou
magnésio
Hidroxila ou
oxigênio
Tetraedro de Silício Octaedro de Alumínio
0.26 nm
oxigênio
silício
0.26 nm
oxigênio
silício
PUC-Rio
NGA

11. 05/10/2011
11
Tetraedro
Octaedro
PUC-Rio
NGA
a: grupo tetraédrico
b: lâmina tetraédrica
c: grupo octaédrico
d: lâmina octaédrica
PUC-Rio
NGA

12. 05/10/2011
12
Disposição de tetraedros ao longo de [001] (de Bailey, 1980).
PUC-Rio
NGA
Disposição de
Octaedros ao longo de
[001] (de Bailey, 1980).
PUC-Rio
NGA

13. 05/10/2011
13
Ligações entre as Unidades
estruturais Básicas
• As folhas de tetraedros e de octaedros se empilham ao
longo do eixo C dando origem a uma camada formada
por duas folhas. No empilhamento das folhas, as
ligações são feitas pelos oxigênios dos vértices dos
tetraedros.
• Ocorrem também, camadas formadas por três folhas,
sendo as folhas de octaedros intercaladas entre duas
folhas de tetraedros.
• Nas estruturas 1:1, as camadas são unidas por pontes
de hidrogênio ou oxidrilas. Nas estruturas 2:1, as
camadas são unidas por cátions, que se dispõem entre
as camadas.
PUC-Rio
NGA
Classificação Estrutural dos
Argilominerais
• Argilominerais - Grupo dos filossilicatos
• São divididos em minerais de estrutura 1:1; 2:1; e 2:1: l.
• Minerais de estrutura 1:1 são: Caulinita, diqnita, narsita,
haloisita;
• Minerais de estrutura; 2:1 são: Grupo da ilita; Grupo da
vermiculita, Grupo da esmectita; montmorilonita,
nontronita, saponita, hectorita, sauconita e volconscoita.
• Minerais de estrutura 2:1;1 são: Grupo da clorita com
várias espécies. Argilominerais pertencentes ao grupo
dos minerais de camadas mistas ou interestratificados.
PUC-Rio
NGA

14. 05/10/2011
14
1:1
PUC-Rio
NGA
2:1PUC-Rio
NGA

15. 05/10/2011
15
Para simplificar utiliza-se para representar
tetraedros de silício:
Si
E para os octaedros de alumínio:
Al
PUC-Rio
NGA
Si
Al
Si
Al
7Å
Caulinita
Si
Al
Si
Ca + Mg + n H2O
Si
Al
Si
14Å
Vermiculita
Si
Al
Si
C.T. + n H2O
Si
Al
Si
14Å
Esmectita
Si
Al
Si
K K K
Si
Al
Si
10Å
Ilita
Si
Al
Si
C.T. + n H2O
Si
Al
Si
K K K
Si
Al
Si
C.T. + n H2O
Camada Mista
Ilita-Esmectita
Si
Al
Si
Mg
Si
Al
Si
14Å
Clorita
PUC-Rio
NGA

16. 05/10/2011
16
PUC-Rio
NGA
Famílias de Argilominerais
PUC-Rio
NGA Caulinita
(Estrutura 1:1)
G
G
G
7,2 A
o
Lâminas de caulinita
em cristais de quartzo

17. 05/10/2011
17
Famílias de Argilominerais
PUC-Rio
NGA Ilita
(Estrutura 2:1)
10 A
G
G
G
KK K
K
K
KK K
K Fixo
o
Famílias de Argilominerais
PUC-Rio
NGA
9,6 A a ∞
G
G
G
H2O + Cátions
o
Esmectita
(Estrutura 2:1)
(montmorilonita)
http://webmineral.com/speci
mens/picshow.php?id=1285

18. 05/10/2011
18
2:1 Clay Minerals (expanding)
CEC: 100 – 200 meq/100 g (vermiculite)
70 – 120 meq/100 g (smectite)
2:1 Clay Minerals
CEC ~ 40 meq/100 g
non-expanding

19. 05/10/2011
19
caulinita
clorita

20. 05/10/2011
20
flogopita
muscovita

21. 05/10/2011
21
Formação dos argilominerais
 Processos intempéricos; processos diagenéticos e
processos hidrotermais;
 Os minerais pertencentes ao grupo dos silicatos, exceto
o quartzo, podem ser transformados em argilominerais,
conhecidos como minerais secundários;
 Os argilominerais também podem ser chamados de
minerais neoformados ou de neoformação. Neste caso,
são resultantes da precipitação ou combinação de
substâncias resultantes do intemperismo de outros
minerais.

22. 05/10/2011
22
Ambiente Geoquímico
• Em condições de drenagem lenta temos:
Biotita → Fengita → Vermiculita → Esmectita → Caulinita → Gibsita
• Em condições de boa drenagem tem-se:
Biotita → Caulinita + goetita
Feldspato → Caulinita + gibsita
• Intemperismo de Feldspato sob condições de
drenagem lenta:
Feldspato → Montmorilonita → Beídelita → Caulinita → Gibsita

23. 05/10/2011
23

24. 05/10/2011
24

25. 05/10/2011
25
Influência da Topografia na Dinâmica da
Água no Solo
Fraturas Tectônicas Sub-Verticais
Dedo de Deus (RJ)Serra dos Órgãos (RJ)

26. 05/10/2011
26
Neosolo Litólico Gleissolo Argissolo
Relevo Influenciando as
Características do Solo

27. 05/10/2011
27
Relações entre a
idade do solo e
suas
características

28. 05/10/2011
28
Depósitos lateríticos – Minério de Ferro

29. 05/10/2011
29