Deciphering the weathering processes using environmental mineralogy and geochemistry: Towards an integrated model of laterite and podzol genesis in the Upper Amazon Basin

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Mineralogy and forms of potassium in red yellow latosol of a guava (Psidium guajava) tree orchard

A trial was conducted during 1994-95 to study the effect of potassium fertilization on a guava (Psidium guajava L.) culture for 3 years. The control plots (without K) showed fruit production and potassium exportation that did not agree with the levels obtained by chemical analysis of the soil. Physical, chemical, mineralogic and morphologic analyses were performed on the red yellow latosol to identify minerals able to supply potassium, with emphasis on the fact that guava trees have a considerably widespread root system. The results obtained confirmed the presence of minerals in this soil that can supply potassium to the trees through weathering. Feldspars were identified in the silt fraction and micas in the clay fraction by X-ray diffractometry. The determination of total potassium revealed that the silt fraction of the soil had the largest absolute amounts of potassium, followed by clay. However, in view of its greater content, clay was the fraction that contributed most to the total amounts of potassium detected.

Mineralogy and chemistry of the green stone artifacts (muiraquitãs) of the museums of the Brazilian State of Pará

Os muiraquitãs foram considerados de proveniência asiática ou, também, como peças esculpidas pelas lendárias mulheres guerreiras, as Amazonas. São peças, hoje, muito raras, encontradas em alguns acervos de Museus. Estudos mineralógicos e químicos de 23 peças do acervo dos Museus de Gemas e do Encontro em Belém, Brasil, mostraram que os muiraquitãs podem ser constituídos, tanto de quartzo, como de albita, ou microclínio, pirofilita, variscita, anortita e tremolita (equivalente ao jade nefrítico), minerais frequentes em formações geológicas do Brasil. No entanto quatro peças são constituídas de jadeíta, ou seja, em jade jadeítico, raro e desconhecido na Amazônia e Brasil. A constatação da presença desse mineral reacende a discussão em torno da origem mineralógica dos muiraquitãs encontrados na Amazônia. Essa origem, antes da atual descoberta, era defendida como amazônica, devido à ausência de jade jadeítico nas peças pesquisadas e pelo fato de jadeíta não ter sido encontrada no Brasil, mas na América Central e na Ásia.

Mineralogy and chemistry of archaeological ceramic fragments from archaeological Dark Earth site in Colombian Amazon

Vários sítios arqueológicos de Terra Preta Arqueológica (TPA) encontrados na floresta Amazônica Colombiana também contêm alto conteúdo de fragmentos cerâmicos semelhantes aqueles da Amazônia Brasileira, como mostra o sítio Quebrada Tacana. Seus fragmentos cerâmicos são amarelo a cinza, exibem matriz argilosa calcinada envolvendo fragmentos de cariapé, carvão e partículas de cinza, grãos de quartzo e micas. A matriz é composta de metacaulinita a material amorfo, quartzo, folhas de micas, clorita e sepiolita. Cariapé e cauixi são constituídos de cristobalita, da mesma forma o carvão e as cinzas. Embora não detectados pela difração de raios x, os fosfatos devem estar presentes, pois foram detectados teores de P2O5 de até 2,90 %, possivelmente como fosfatos de alumínio, já que o conteúdo de Ca está abaixo 0,1 %, o que elimina a possibilidade da presença de apatita. Estas características mineralógicas e químicas permitem relacionar estes fragmentos cerâmicos com aqueles encontrados nos sítios de TPA no Brasil e reforça o fósforo como um importante componente químico, originado pelo contato dos vasos cerâmicos com os alimentos do cotidiano dos povos amazônicos pré-históricos.

The ceramic artifacts in archaeological black earth (terra preta) from lower Amazon region, Brazil: Mineralogy

Sítios arqueológicos com Terra Preta, denominados de Terra Preta de Índio ou ainda Terra Preta Arqueológica (TPA) são muito freqüentes na Amazônia. As TPA geralmente contém fragmentos de vasos cerâmicos, por vezes abundantes, além de líticos, que são materiais de grande importância para os estudos arqueológicos. Para consubstanciar esses estudos, realizou-se pesquisas mineralógicas e químicas em fragmentos cerâmicos provenientes de dois sítios arqueológicos da região de Cachoeira-Porteira, Estado do Pará. Os fragmentos foram classificados segundo seus principais temperos em: cauixi, cariapé, areia+feldspatos e caco de vaso cerâmico. Mineralogicamente são compostos de quartzo, minerais de argila calcinados (especialmente caulinita), feldspatos (albita e microclínio), hematita, goethita, maghemita, variscita-estrengita, fosfatos amorfos, anatásio, e raramente apatita, rhabdophana e óxidos de Mn e Ba. Cauixi e cariapé são componentes orgânicos silicosos e amorfos a DRX. A composição mineralógica e a morfologia dos seus grãos indicam saprólito (material argiloso rico em quartzo) derivado de rochas ígneas félsicas de granulação fina ou rochas sedimentares ricas em argilominerais como matéria-prima dos vasos cerâmicos. Neste material argiloso cauixi, cariapé e/ou areias, ricas em sílica, foram intencionalmente adicionados. O elevado conteúdo de fosfatos de Al-Fe, amorfos ou como de baixa cristalinidade, originou-se a partir do contato entre a matriz argilosa da parede do vaso cerâmico com a solução aquosa quente durante o cozimento diário de alimentos de origem animal (principal fonte de fósforo). A cristalização dos fosfatos deve ter prosseguida mesmo depois que os vasos foram descartados, e juntos com os restos de matéria orgânica vegetal e animal incorporaram-se aos solos residuais. Participaram desta forma na formação dos solos tipo TPA.

The mineralogy and chemistry of the German and Portuguese tiles used to face a historic building in the Amazon region and their natural susceptibility to tropical weathering

As proeminentes edificações da cidade de Belém foram revestidas durante o século 19 com azulejos produzidos em Portugal e Alemanha que já apresentam distintos graus de degradação. O Palacete Pinho é uma das mais importantes destas edificações e foi selecionado para se investigar a ação do clima tropical amazônico sobre a degradação destes azulejos. Para atingir estes objetivos mapearam-se os azulejos desta edificação visando identificar as modificações de origem orgânica e inorgânica e coletas de amostras para análises. Os minerais foram determinados por DRX, a composição química por métodos clássicos úmidos e MEV/SED e os micro-organismos por microscopia. Os resultados obtidos mostram que os azulejos Portugueses e Alemães são distintos entre si. Enquanto o biscoito é composto de SiO₂ e Al₂O₃, CaO foi encontrado apenas nos Portugueses. Os baixos conteúdos de Na₂O e K₂O indicam adição de materiais para redução da temperatura de fusão. SiO₂ e PbO compõem o vidrado, já CoO e FeO foram adicionados como pigmentos. O biscoito dos azulejos Alemães é constituído de quartzo, mullita e cristobalita, ao contrário do Português com quartzo, gehlenita, diopsídio, calcita e feldspatos. Os vidrados são amorfos ao DRX. As diferenças químicas e mineralógicas entre os azulejos Portugueses e Alemães indicam que foram produzidos por matéria prima distinta, bem como processo termal. As alterações relacionadas com o intemperismo são as finas camadas de detritos (nos Alemães), manchas de oxidação, manchas escuras, descolamento do azulejo (no Português); perda de vidrado e biscoito tornando-se pulverulento como consequência do estabelecimento de Cyanophyta e bacillariophyta (Português). As distintas feições de degradação dos azulejos refletem as suas diferenças mineralógicas e químicas expostas ao clima tropical Amazônico.

Chemical and mineralogical characterization of portuguese ceramic tiles in the historic center of São Luís do Maranhão (Brazil): an approximation of the mineralogy and firing temperature of the raw materials

Nesse trabalho, foram caracterizados, pela primeira vez, azulejos históricos portugueses do Centro Histórico de São Luís (CHSL) do Maranhão. A caracterização foi realizada através dos ensaios de microscopia ótica, difração de raios X (DRX) e análise química, visando ao uso dessa informação para a determinação das possíveis matérias-primas utilizadas na sua fabricação, bem como a provável temperatura de queima desses materiais. Os resultados mostraram que a microestrutura desses materiais é constituída por poros de tamanhos variados, apresentando incrustações de calcita e grãos de quartzo de tamanhos inferiores a 500 µm, distribuídos numa matriz de cor rosa-amarelo, onde foram identificadas, por DRX, as fases minerais calcita, gelhenita, wollastonita, quartzo e amorfo. A partir da informação obtida, é possível inferir que as matérias-primas originais estiveram constituídas, provavelmente, por mistura de argilas caoliníticas (Al₂O₃•2SiO,₂•2H₂O), ricas em carbonatos de cálcio e quartzo ou misturas de argilas caoliniticas, quartzo e calcita. Essas matérias-primas originais não atingiram a temperatura de cocção de 950ºC.

Clay mineralogy and magnetic susceptibility of Oxisols in geomorphic surfaces

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Amazonian Anthrosols Support Similar Microbial Communities that Differ Distinctly from Those Extant in Adjacent, Unmodified Soils of the Same Mineralogy

We compared the microbial community composition in soils from the Brazilian Amazon with two contrasting histories; anthrosols and their adjacent non-anthrosol soils of the same mineralogy. The anthrosols, also known as the Amazonian Dark Earths or terra preta, were managed by the indigenous pre-Colombian Indians between 500 and 8,700 years before present and are characterized by unusually high cation exchange capacity, phosphorus (P), and calcium (Ca) contents, and soil carbon pools that contain a high proportion of incompletely combusted biomass as biochar or black carbon (BC). We sampled paired anthrosol and unmodified soils from four locations in the Manaus, Brazil, region that differed in their current land use and soil type. Community DNA was extracted from sampled soils and characterized by use of denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and terminal restriction fragment length polymorphism. DNA bands of interest from Bacteria and Archaea DGGE gels were cloned and sequenced. In cluster analyses of the DNA fingerprints, microbial communities from the anthrosols grouped together regardless of current land use or soil type and were distinct from those in their respective, paired adjacent soils. For the Archaea, the anthrosol communities diverged from the adjacent soils by over 90%. A greater overall richness was observed for Bacteria sequences as compared with those of the Archaea. Most of the sequences obtained were novel and matched those in databases at less than 98% similarity. Several sequences obtained only from the anthrosols grouped at 93% similarity with the Verrucomicrobia, a genus commonly found in rice paddies in the tropics. Sequences closely related to Proteobacteria and Cyanobacteria sp. were recovered only from adjacent soil samples. Sequences related to Pseudomonas, Acidobacteria, and Flexibacter sp. were recovered from both anthrosols and adjacent soils. The strong similarities among the microbial communities present in the anthrosols for both the Bacteria and Archaea suggests that the microbial community composition in these soils is controlled more strongly by their historical soil management than by soil type or current land use. The anthrosols had consistently higher concentrations of incompletely combusted organic black carbon material (BC), higher soil pH, and higher concentrations of P and Ca compared to their respective adjacent soils. Such characteristics may help to explain the longevity and distinctiveness of the anthrosols in the Amazonian landscape and guide us in recreating soils with sustained high fertility in otherwise nutrient-poor soils in modern times.

MORPHOLOGY, MINERALOGY AND MICROMORPHOLOGY OF SOILS ASSOCIATED TO SUMMIT DEPRESSIONS OF THE NORTHEASTERN BRAZILIAN COASTAL PLAINS

The scarcity of comprehensive characterizations of soils associated to gentle summit depressions of the Northeastern Brazilian Coastal Plains justifies this work, which had as objective to provide basic information for the more diverse agricultural and non-agricultural uses. For that, representative soils (Spodosols or similar soils) from these environments were selected in Alagoas, Sergipe and Bahia states. This approach included characterization of morphological, mineralogical and micromorphological properties of the soil profiles, employing standard procedures. The morphological characterization corroborated the effect of the podzolization process during the formation of these soils. The mineralogy of the clay fraction of these soils was basically composed of kaolinite and quartz, which, associated to the very sandy texture, helped in the understanding of the obtained data. The soil micromorphological study, besides confirming the field morphology, mainly in regard to the strong cementation, aggregated value to the work in terms of the secure identification of the clay illuviation process (non-identified in the field), in association with the dominant podzolization process.

Morphology, mineralogy and micromorphology of soils associated to summit depressions of the Northeastern Brazilian Coastal Plains

The scarcity of comprehensive characterizations of soils associated to gentle summit depressions of the Northeastern Brazilian Coastal Plains justifies this work, which had as objective to provide basic information for the more diverse agricultural and non-agricultural uses. For that, representative soils (Spodosols or similar soils) from these environments were selected in Alagoas, Sergipe and Bahia states. This approach included characterization of morphological, mineralogical and micromorphological properties of the soil profiles, employing standard procedures. The morphological characterization corroborated the effect of the podzolization process during the formation of these soils. The mineralogy of the clay fraction of these soils was basically composed of kaolinite and quartz, which, associated to the very sandy texture, helped in the understanding of the obtained data. The soil micromorphological study, besides confirming the field morphology, mainly in regard to the strong cementation, aggregated value to the work in terms of the secure identification of the clay illuviation process (non-identified in the field), in association with the dominant podzolization process.