MINERALOGIA DE UM PERFIL DE SOLO ORNITOGÊNICO DE UM REGIÃO PERIGLACIAL: PENÍNSULA FILDES, ILHA DE REI GEORGE NO ARQUIPÉLAGO DAS SHETLANDS DO SUL – ANTÁRTICA MARÍTIMA

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Ambiental

Autores

Aparecida Bernardes da Silva, G. (IF SUDESTE MG) ; Almeida Motta, M. (IF SUDESTE MG) ; Schaefer, C.E.G.R. (UFV) ; Carvalhinho Windmoller, C. (UFMG) ; Pereira de Andrade, R. (IF SUDESTE MG)

Resumo

Foi realizada a caracterização mineralógica de um perfil de solo da Ilha Ardley conectada a Península Fildes (Ilha Rei George) na Antártica Marítima. A análise mineralógica for feita por Difratometria de Raios – X (DRX) e Espectroscopia Mössbauer de Fe. A mineralogia na base do perfil do solos é semelhante à rocha parental devido às baixas taxas de intemperismo, sendo os principais minerais encontrados: plagioclásios, quartzo, magnetita, piroxênio, argilominerais da classe das cloritas e esmectitas, além de alguns minerais fosfatados secundários (leucofosfita e taranakita). No topo do perfil a influencia ornitogênica é muito pronunciada com a detecção da presença de apatita, estruvita e uratos (sais derivados de ácido úrico).

Palavras chaves

Solos Ornitogênicos; Antártica; Mössbauer e DRX

Introdução

A formação de solo na Antártica se dá em áreas livres de gelo no verão localizadas na costa e nos vales secos entre montanhas glaciais, sendo restrita a menos de 0,35% do continente (Campbell & Claridge, 1987). Nas regiões glaciais e periglaciais, o intemperismo químico é muito limitado, não sendo suficientemente importante para gerar grandes mudanças na composição da maior parte das rochas e solos (Kelly e Zumberge, 1961). Portanto, a desintegração das rochas para formação do solo é predominantemente oriunda de processos físicos, ligados ao congelamento e descongelamento da água. Regiões específicas das áreas livre de gelo da Antártica, como a costa da Península Fildes e Ilha Ardley, são frequentemente colonizadas por um grande número de animais marinhos como pinguins e focas, que aportam matéria orgânica (MO) de excreta, afetando a vegetação e a formação do solo desses locais. A transferência de massa nas áreas de colônia de pinguins são resultados da alimentação proveniente principalmente de krill no mar e deposição de uma grande quantidade de excretas desses pinguins na forma de guano nos locais de reprodução, gerando a formação de solos com altos teores de PO₄3- , que são classificados como solos ornitogênicos (Tatur e Myrcha, 1997), que por conseqüência tem as propriedades físicas e químicas diferenciadas dos demais solos da região (Sun et al., 2002; Zhu et al., 2006). Devido à pouca informação sobre a constituição mineralógica dos solos ornitogênicos do continente antártico esse trabalho visa fazer essa caracterização. Os resultados deste estudo podem contribuir para o entendimento da pedogênese das regiões periglaciais da Antártica, acentuados pelo fenômeno de aquecimento global.

Material e métodos

A Ilha Ardley (62 ° 13' S, 58 ° 56' W) possui 2 km de extensão e 1,5 quilômetros de largura, sendo conectada à Península Fildes através de uma barragem arenosa. Geologicamente, a ilha é constituída principalmente por lavas basálticas, andesíticas e tufos, além de terraços marinhos soerguidos. A topografia da ilha é relativamente plana, com a maior elevação de 70 m. Entre 70 a 80 % da ilha é coberta por vegetação, constituída predominantemente por musgos e liquens (Liu et al., 2006). A Ilha Ardley é uma das mais extensas colônias de pinguins na região da Antártica Marítima (Liu et al., 2006). Foi realizada coleta de 1 perfil, estratificado em horizonte, variando de 0 a 80 cm. As amostras de solo foram secas ao ar, destorroadas, e por fim foram peneiradas em malha de 2 mm, obtendo-se terra fina seca ao ar (TFSA). Uma alíquota da TFSA foi moída em moinho de tungstênio para obter a fração < 200 mesh, que foi utilizada para análise mineralógica por difração de raios-X (DFX) e Espectroscopia Mössbauer. Os difratogramas foram obtidos a temperatura ambiente usando um difratômetro Rigaku Geigerflex, provido de um monocromador de grafite e tubo de cobalto, usando radiação KαCo (λ = 1,78897 Ǻ). A tensão utilizada foi de 32,5 kV, corrente de 25 mA, cuja constante de tempo é igual a 1 s. A velocidade de varredura utilizada foi de 2θ/°min^-1, com intervalo medido entre os ângulos de 5 a 65 (2θ/°), para cada amostra. Os espectros Mössbauer foram coletados a 298K por um espectrômetro convencional de transmissão com aceleração constante e uma fonte de ∼25 mCi de ⁵⁷Co em matriz de ródio. Os deslocamentos isoméricos são expressos em relação ao αFe, padrão também usado para a calibração da escala de velocidade Doppler.

Resultado e discussão

No perfil de solo coletado (F28) foi detectado os seguintes minerais: apatita, clorita, esmectita, plagioclásios, leucofosfatos, quartzo, strengita, struvita, taranakita, uratos e vivianita (Figura 1). Dentro do perfil verificou-se mudança acentuada da constituição dos fosfatos presentes. No topo do perfil do solo (0- 10 cm) foram encontrados os minerais fosfatados apatita, estruvita e uratos. A segunda camada (10-20 cm) é uma fase de transição entre uma fase orgânica mais fresca (topo do perfil) com a mistura de rocha e fosfatos mais antigos (base do perfil). Nesta faixa desaparecem os uratos e a estruvita, permanecendo a apatita, por DRX suspeita-se da presença de vivianita, não podendo ser conclusivo devido a baixa concentração do mineral. Através da análise dos parâmetros do Espectro de Mössbauer do ⁵⁷Fe foi confirmada a presença de Fe²⁺ na fase fosfatada (figura 2). Comparando os dados de IS e QS para Fe²⁺ encontrados no perfil F28 (1,00 e 2,54; 1,17 e 2,73; 1,24 e 2,39 obtidos para F28a, F28b e F28d, respectivamente) com os obtidos a mesma temperatura para vivianita, 0,96 (IS) e 2,59 (QS) (Gonser e Grant, 1967), 1,34 (IS) e 2,92 (QS) (Platonnov et al., 1972), 1,102±0,05 (IS) e 2,856±0,10 (QS) (Piña, et al., 2010) confirma-se que o Fe2+ nas amostras do perfil F28 estão na forma de vivianita, o que já suspeitava devido a análise do difratograma de raios – X (Figura 1). Na base do perfil (20-70 cm e 70-80 cm) a constituição dos minerais fosfatados é basicamente leucofosfita, strengita e taranakita. Além desses, foram ainda encontrados em quantidades menores plagioclásios, quartzo, clorita e esmectita derivados da rocha matriz, que foram enriquecendo com a profundidade e proximidade da rocha (fonte inorgânica de minerais).

Difratogramas das amostras de solo do perfil F28


Espectros de Mössbauer das amostras do perfil F28

Conclusões

A mineralogia do perfil de solo ornitogênico é semelhante à rocha parental na base devido às baixas taxas de intemperismo, sendo os principais minerais encontrados plagioclásios (anortita e albita), quartzo, magnetita, piroxênio (augita) e argilominerais., além de minerais fosfatados secundários leucofosfita e taranakita. Já na base do perfil, com o aporte de guano recente, verificou-se a presença de apatita, estruvita e uratos (sais derivados de ácido úrico).

Agradecimentos

Ao CNPq pelo auxílio financeiros na forma de bolsas de estudos Ao PROPESQ/IF SUDESTE MG pelo financiamento desta apresentação.

Referências

Campbell, I.B., Claridge, G. G. C. Antarctica: soils, weathering processes and environment. Elsevier-Amsterdam. 1987.

Gonser, U. & Grant, R. G. Determination of Spin Directions and Electric Field Gradient Axes in Vivianite by Polarized Recoil-free Gamma-rays. Physica Status Solidi, 21, 331-42, 1967.

Kelly, W. C.; Zumberge, J. H. Weathering of a quartz diorite at Marble Point, McMurdo Sound, Antarctica. Journal of Geology, 69, 433–446, 1961.

Liu, X. D.; Li, H. C.; Sun, L. G.; Yin, X. B.; Zhao, S. P.; Wang, Y. H. δ13C and δ15N in the ornithogenic sediments from the Antarctic maritime as palaeoecological proxies during the past 2000 yr. Earth and Planetary Science Letters, 243, 424-438, 2006.

Platonov, A. N., Pol'shin, E. V., Tarashchan, A. V., Vorob'yeva, I. G. Mossbauer and Optical Spectroscopy of Iron in Some Natural Phosphates (In Russian). Mineral. Sb. (Lvov) 26, 257-68, 1972.

Sun, L. G.; Zhu, R. B.; Xie, Z. Q.; Xing, G. X. Emissions of nitrous oxide and methane from Antarctic tundra: role of penguin dropping deposition. Atmospheric Environment, 36, 4977–4982, 2002.

Tatur, A., Myrcha, A., Niegodzisz, J. Formation of abandoned penguin rookery ecosystems in the maritime antarctic. Polar Biology, 17, 405–417, 1997.

Zhu, R. B.; Kong, D. M.; Sun, L. G.; Geng, J. J.; Wang, X.R.; Glindemann, D. Tropospheric phosphine and its sources in coastal Antarctica. Environmental Science and Technology, 40, 7656–7661, 2006.