Diferenças texturais entre o horizonte superficial (horizonte A ou E) e o subsolo (horizonte B) são comuns em solos. Algumas vezes, essas diferenças são herdadas do material de origem, tal como a variação textural em sedimentos (descontinuidade litológica). Todavia, com frequência, as diferenças texturais são formadas por processos de formação do solo. Os principais processos que podem resultar na formação de solos com horizonte B mais argilosos são:

1. Lessivagem ou argiluviação: eluviação da argila da superfície e posterior iluviação na subsuperfície;
2. Elutriação: remoção superficial de argila por erosão, sem iluviação;
3. Ferrólise: destruição de argila (reações de intemperismo químico) na camada superficial do solo.

Há ainda outros processos que envolvem o caminhamento de argila no perfil e são conhecidos como podzolozação e vertização.

Lessivagem ou argiluviação

O termo lessivagem (do francês lessive, lavado) designa o movimento de partículas da fração argila em suspensão, principalmente argila fina (<0,002 mm), óxidos e compostos orgânicos, no interior do solo. Em consequência, os horizontes superficiais são empobrecidos (eluviados), enquanto os horizontes subsuperficiais são enriquecidos em argila (iluviados). As partículas da fração argila, principalmente a fração argila fina (<0,002 mm) são muito susceptíveis de permanecerem em suspensão e serem transportadas pela água que percola através do solo, principalmente nos espaços não capilares (macro e mesoporos, fendas), onde os fluxos de águas são suficientemente rápidos.

A deposição dessas partículas ocorre onde a dispersão ou transporte são menos efetivos. A mobilização das partículas inicia-se por esboroamento ou por dispersão. O esboroamento consiste na separação física das partículas dos agregados (peds) em água, a qual é favorecida por ciclos de umedecimento e secagem do solo. Quando o solo umedece novamente, a água em movimento pode deslocar partículas soltas e carrega-las em suspensão. O esboroamento e a redistribuição da argila são inibidos por mecanismos que produz em agregados estáveis, tais como as ligações-entre-partículas por meio de compostos orgânicos e inorgânicos. A dispersão consiste na repulsão química entre coloides em suspensão, como resultado da expansão da dupla camada difusa, que favorecida pela baixa concentração de sais e pela saturação por íons Na⁺; a dispersão diminui com a saturação por Ca²⁺ e por Al³⁺, que tendem a manter a argila floculada. A dispersão também é favorecida em pH elevado por provocar cargas negativas aos minerais de cargas variáveis (óxidos e caulinita), pela qual são repelidos entre si pelos argilominerais de carga negativa permanente. Ácidos orgânicos de baixo peso molecular podem ser agentes dispersantes eficientes, por complexarem cátions em solução impedindo que atuem na floculação das argilas; além disso, ácidos orgânicos podem ser adsorvidos especificamente nas arestas de minerais de carga positiva impedindo a sua ligação aresta-face com minerais de carga negativa. Isto é confirmado pelo teor de argila dispersa no perfil do solo, que, geralmente, é maior nos horizontes superficiais que contêm mais MO. Argilominerais expansivos com carga elevada e menor tamanho, tais como as esmectitas, são mais móveis do que as partículas de caulinita que apresentam menor carga e tamanho maior. Micas, vermiculitas, quartzo e feldspatos também podem ser transportados quando de tamanho pequeno (mm) se as taxas de fluxo forem suficientes para carregá-los.

A argila em suspenção pode ser depositada por diversos mecanismos:(1) quando cessa o fluxo de água, (2) quando há floculação por altas concentrações de eletrólitos, como em subsolos decorrentes de maior concentração de íons Ca²⁺ ou Al³⁺; (3) quando há adsorção de argilominerais com carga negativa permanente em óxidos de Fe e de Al em subsolo ácido; ou (4) quando há filtração por maior microporosidade e abundância de sítios de adsorção em horizontes de textura fina.  A deposição de argila ocorre frequentemente quando a água percolante é embebida pela matriz do solo por ação capilar e as partículas de argila suspensas são filtradas e depositadas nas paredes de poros não capilares. Ao se depositarem, as argilas orientam-se com as suas camadas paralelas à parede do vazio, na superfície de “peds”. A deposição de argila influi no desenvolvimento da estrutura do solo, por contribuir na diferenciação entre a superfície e o interior dos “peds”.

Elutriação

O fluxo superficial da água é um processo comum em muitas paisagens como, por exemplo, sob floresta tropical. O gotejamento localizado da água da chuva interceptada pela copa das árvores pode ocasionar a dispersão de argila na área de impacto das gotas. Durante o fluxo superficial, a argila suspensa é transportada na superfície do solo até a água infiltrar no solo. Eventualmente, este processo produz a remoção do material fino do horizonte superficial para o sistema de drenagem. Desta maneira, a longo prazo, o fluxo superficial pode causar uma remoção significativa da fração fina do horizonte superficial, em processo chamado de elutriação.

Ferrólise

O termo ferrólise significa “dissolução pelo Fe”. Este processo consiste num conjunto de reações que incluem oxidação-redução, hidrólise, acidólise e dessilicação. O processo origina solos hidromórficos com horizontes superficiais eluviais ácidos e descorados (=álbicos), situados sobre horizontes subsuperficiais mais argilosos.

Segundo o modelo de Brinkman, quando o solo está sob condições de redução, parte do Fe²⁺ torna-se trocável e desloca outros cátions (Ca²⁺ e Mg²⁺) dos sítios de troca. Com a aeração dos horizontes superficiais, o Fe²⁺ trocável é oxidado, hidrolisa e precipita na forma de óxidos de Fe³⁺, liberando H⁺, o qual passa a ocupar os sítios de troca, conforme representa a reação abaixo:
Fe²⁺ [adsorvido] +1/4 O₂ + 3/2 H₂O -> 2H⁺ [adsorvido]+ FeOOH

Por ser instável, o argilomineral-H é convertido (por intemperismo) em argilomineral-Al. Nesse processo, este mineral é parcialmente dissolvido por hidrólise, liberando Si que precipita como sílica amorfa. No próximo ciclo de alagamento, os óxidos de Fe³⁺ são reduzidos a Fe²⁺, que deslocam o Al³⁺ dos sítios de troca, o qual, por sua vez, hidrolisa e precipita como Al(OH)3. Este conjunto de reações é resumido na seguinte forma:
2Al[ads] + 3FeOOH + CH₂O + H₂O -> 3Fe²⁺(ads) + 2Al(OH)₃ + CO₂ + H⁺
A hidrólise do Al produz H⁺, que é utilizado na redução do ferro:
Fe³⁺OOH + H⁺ + e^– -> Fe²⁺ + 2OH^–
Produtos intermediários dessa hidrólise do Al³⁺ podem formar polímeros de Al-OH que precipitam nas entrecamadas das estruturas remanescentes dos argilominerais 2:1 (formando EHE ou VHE), com consequente decréscimo da CTC e da sua capacidade de expansão desses argilominerais. A destruição dos argilominerais origina horizontes superficiais menos argilosos e mais ácidos, sobre um subsolo mais argiloso e menos ácido. O processo de ferrólise, possivelmente ocorrer na formação de Planossolos e Plintossolos, sendo também favorecido em alguns Argissolos pela presença de lençol freático suspenso que cria condições para a destruição do topo do horizonte Bt.

Podzolização

A podzolização consiste na transferência vertical ou lateral de compostos orgânicos complexados, ou não, com Al e Fe. Há duas teorias para explicar a remoção do Fe e Al dos horizontes A e E, e sua acumulação no horizonte B: a teoria da proto-imogolita e a teoria da complexação.

Segundo a teoria da proto-imogolita, que seria mais aplicável a condições de baixo acúmulo de MO, sóis[1] de hidróxi Al-Si e Fe em solução, originados pelo intemperismo nos horizonte A e E, são transportados e precipitam no horizonte B na forma de materiais tipo imogolita e óxidos de Fe; o transporte acúmulo de compostos  orgânicos no horizonte B dar-se iam em etapa posterior. Este fato explica a ocorrência de horizontes espódicos pobres em húmus.

Entretanto a teoria da complexação é mais aceita, segundo a qual o processo inicia em condições extremamente ácidas, que permitem o acúmulo de compostos orgânicos complexantes, do tipo polifenóis, ácidos fúlvicos e húmicos, no horizonte superficial. Ácidos orgânicos dissolvidos (produzidos pela decomposição da MO pelos microorganismos) complexam e removem metais, principalmente Fe e Al, nos horizontes superficiais (O e A), translocando-os e depositando-os no subsolo.  A remoção preferencial de Fe e Al por complexação deve-se ao fato de serem cátions relativamente pequenos com alta valência, formando complexos mais estáveis. Na forma de complexada, Fe e Al permanecem em solução em concentração muito mais alta do que na forma inorgânica. Os complexos movem-se em solução com as águas de percolação e precipitam quando a razão metal:C_orgânico excede o valor crítico no qual todos os sítios de ligação polar estão preenchidos. Os complexos também podem ser depositados por dessecação, por agregação em zonas de alta força iônica e baixa atividade de H⁺ ou por cargas negativas expostas. O horizonte onde ocorre a remoção do Fe e Al por complexação sofre um descoramento (horizonte E álbico), adquirindo coloração dos grãos dos minerais primários residuais, principalmente o quartzo. Na camada onde há deposição dos complexos, forma-se um horizonte Bhs (ou Bh ou Bs; B espódico), enriquecido em húmus e metais.

A acumulação de complexos metal-húmus pode produzir horizontes cimentados, tais como o horizonte plácico, que consiste numa camada ondulada pouco espessa (2 a 10mm), dura e quebradiça, cimentada por Fe, Mn e húmus. A forma mais massiva desse horizonte cimentado é conhecida como ortstein.

O processo de translocação e acumulação de Fe e Al complexados está associado com condições específicas de clima e vegetação. A combinação de ambientes de clima úmido e frio, com vegetação de florestas de coníferas é favorável para o processo. A formação de Espodossolos nessas condições varia de 350 a 10.000 anos. Entretanto, o processo também ocorre em solos arenosos mal drenados de regiões úmidas e quentes. Nesta situação, ácidos orgânicos complexam Fe e Al, que são concentrados pelo lençol freático flutuante e precipitam formando o horizonte Bh. Os horizontes Bh contêm complexos orgânicos, mas poucos óxidos de Fe. A composição do material de origem também influi no processo de translocação e acumulação metal-húmus. O processo é favorecido por teores relativamente baixos de Ca, Fe e Al. Altos teores desses cátions impedem a mobilização, pois se formam muito rapidamente complexos de razão metal:C_orgânico elevada, que não são solúveis e, portanto, de pouca mobilidade. Ainda, altos teores de C estimulam a atividade microbiana com decomposição subsequente dos compostos orgânicos complexantes. Como regra geral, a translocação de complexos Fe-Húmus e Al-Húmus é favorecida por materiais de origem silícicos ou félsicos, mas não por materiais carbonáticos ou máficos. É ainda favorecida por materiais de fração grosseira (textura areia franca) onde a área superficial específica (ASE) é baixa, a infiltração da água é rápida e a liberação de cátions é mais lenta.
Os materiais iluviados (ou queluviados) acumulam-se nos horizontes inferiores e sua precipitação pode ter várias causas. Os complexos metálicos podem flocular um razão do aumento da relação metal:ligante e então precipitam; um pH mais elevado em profundidade pode favorecer a decomposição dos complexos, ou sua floculação, ou a sua  polimerização, pela qual sua solubilidade é diminuída; os complexos também podem ser imobilizados por adsorção aos minerais. O horizonte de deposição dos complexos é identificado como Bh, Bs ou Bhs, e o horizonte eluvial como E. Os horizontes B podem corresponder a horizontes diagnósticos B espódicos, que identificam os Espodossolos.

[1] Sóis são formados pela dispersão e/ou pela formação de partículas carregadas ou não, com diâmetros típicos de 1-100 nm em um meio líquido.

Vertização

O processo de vertização refere-se à formação de características vérticas, geralmente presentes em solos com predomínio de argilominerais esmectíticos. As características vérticas são combinações de:

(1) fendas profundas nos solos quando secos;
(2) Slickensides no subsolo;
(3) Agregados cuneiformes no subsolo;
(4) Estrutura forte em grumos no horizonte superficial.

Com frequência, estes solos também mostram microrrelevo peculiar chamado gilgai, que consiste em elevações arredondadas e depressões ou séries de camalhões e depressões distanciadas entre si de 2 a 8m, e diferenças verticais de 0,1 a 1 m. A alternância de estações secas e úmidas causando a secagem e o reumedecimento do solo é acompanhada por grandes mudanças no volume de argila esmetítica. Tais mudanças produzem fortes pressões no solo originando feições típicas dos Vertissolos. Um solo esmectítico molhado, ao secar produz subsidência da superfície do solo e a formação de fendas. Dependendo do conteúdo de esmectita e da duração da estação seca, as fendas podem alcançar de 0,5 a 2,0 m de profundidade. A fragmentação causada pelo fendilhamento resulta no desenvolvimento de agregados estruturais em grumos no horizonte superficial.

Com o (re)umedecimento, a (re)expansão do solo desenvolve pressão vertical e lateralmente em contraposição à subsidência e fendilhamento formado anteriormente. O preenchimento das fendas com agregados da camada superficial forma um excesso de volume no subsolo. A combinação da pressão vertical e lateral origina planos de falhamento ao longo dos quais o material do solo desliza produzindo superfícies estriadas ou slickensides. O rearranjo repetido das partículas de solo ao longo dos planos de fraqueza, durante cada estágio de contração e expansão, torna tais planos mais ou menos permanentes.

Muitos Vertissolos têm horizontes superficiais escuros e profundos, apesar de baixos teores de C orgânico (5 a 30 g kg^-1). A coloração escura do solo deve-se a uma associação estável entre a esmectita e parte do C orgânico. O fato da coloração escura alcançar grande espessura é resultado da homogeneização do solo por contração e expansão (pedoturbação), causando um movimento de massa no sentido dos camalhões gilgai, seguido de erosão para o interior das fendas nas depressões. Essa presumida forte pedoturbação é que deu o nome aos Vertissolos (do latim vertere, inverter) como portadores da capacidade de autorrevolvimento. Contudo, sobre os fatores que desencadeiam o processo de vertização, há detalhes que ainda carecem de elucidação.

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.