Calcificação ou carbonatação

A calcificação consiste na formação e acumulação de CaCO₃ (calcita) ou CaSO₄.2H₂O (gipsita) no solo. Não obstante, nos solos brasileiros não há registro de acumulação de gipsita, apenas de acumulação de calcita, por isso, esse processo é referido também como carbonatação.

O CaCO₃ dissolve facilmente em pedoambientes úmidos, sob a influência da P_CO2 relativamente elevada resultante da respiração das raízes e da MO em decomposição (respiração microbiana). Em solos bem drenados, à medida que aumenta a taxa de lixiviação sob climas mais úmidos, a calcita tende a ocorrer em profundidades gradativamente maiores do solo. Entretanto, a profundidade de acumulação da calcita também pode ser decorrente de fatores locais, como o declive alterando o escorrimento superficial (erosão), a permeabilidade do solo e função de paleoclimas. A calcita pode acumular em solos mal drenados, nos quais há Ca²⁺ e bicarbonato concentrados em água confinada (estagnada).
A calcita pode ser herdada do material de origem dos solos (como calcário), ou pode precipitar da solução do solo na forma de calcita pedogênica, o que requer uma fonte de Ca²⁺ e CO₃^2-. Os íons Ca²⁺ podem ser derivados do intemperismo do material de origem, onde as rochas calcárias e outras representam fontes de liberação rápida de Ca para a formação da calcita pedogênica. Os minerais primários (plagioclásios cálcicos, anfibólios, piroxênios, granadas e epídotos, são fontes de liberação mais lenta de Ca²⁺. A precipitação da calcita pode ser expressa pela reação

Ca²⁺ + 2HCO₃^-1  CaCO₃ + H₂O + CO₂

que é influenciada por vários fatores: um aumento do pH direciona a reação para a direita por suprir mais HCO₃^– por meio de CO₂ + OH^–. O decréscimo na P_CO2, pela perda de CO₂ para a atmosfera, também direciona a reação para a direita. A perda de água por evapotranspiração aumenta a concentração iônica da solução do solo ao ponto de exceder o produto de solubilidade da calcita, resultando na sua precipitação.
A precipitação de calcita no solo ocorre preferencialmente próximo às raízes, onde microrganismos são abundantes e, em poros grandes, onde o secamento é relativamente rápido e a P_CO2 é menos que na matriz por haver troca mais efetiva com a atmosfera.
Os processos de precipitação da calcita são diferentes nos solos bem drenados, visto que nestes ocorre um fluxo descente de água e o Ca provém do intemperismo ou de outras fontes. A decomposição da MO no horizonte A produz alta P_CO2 que mantem uma concentração relativamente elevada de CO₂ dissolvido na solução do solo, produzindo HCO₃^–. Os íons Ca²⁺ e HCO₃^– são lixiviados pela água até a profundidade onde a calcita precipita. Esta profundidade é determinada pelo decréscimo da P_CO2 abaixo da zona de maior atividade biológica, bem como pelo aumento na concentração da solução do solo ao adentrar o subsolo seco ou ser esgotada pela evapotranspiração.
Por outro lado, em solos mal drenados domina o fluxo ascendente da água devido à evapotranspiração predominante na superfície. Já no subsolo, por haver maior conteúdo de água em relação à superfície, há redução da difusão de CO₂ para a atmosfera, resultando em maio P_CO2 (que decresce quanto mais próximo for da superfície do solo). Os íons Ca²⁺ e HCO₃^–, provenientes da água subterrânea ou do solo, são movidos com o fluxo ascendente da água, resultando na precipitação da calcita na zona superior do solo onde a P_CO2 é menor e a solução do solo é mais concentrada devido à evaporação.
Em solos de textura fina, a calcita precipita primeiro como filamentos em canais de raízes e depois como massas macias. Eventualmente, forma-se um horizonte cimentado por calcita (horizonte petrocálcico) onde o carbonato preenche quase todos os poros. Esses horizontes petrocálcicos formam uma barreira para a penetração das raízes.
Horizontes pedogênicos com presença de carbonatos e acumulação de CaCO₃ secundário são identificados por k e k’, respectivamente (Ex.: Bk, Bk’, Ck, Ck’). Uma acumulação de CaCO₃ secundário ≥ 15%, com espessura ≥ 15 cm, na forma de carbonatos de consistência macia e, ou concreções endurecidas, caracteriza o horizonte cálcico (horizonte diagnóstico). Quando o horizonte é contínuo e cimentado em espessura > 10 cm é classificado como horizonte petrocálcico.

Referências

Kampf, N; Curi, N. VII – Formação e evolução do solo (Pedogênese). In: Ker, JC; Curi, N; Schaefer, CEGR; Vidal-Torrado, P (eds). Pedologia: fundamentos. Viçosa: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2012. p. 207-302.