4.11.2.2 Os Processos

Processos químicos são fortes nos trópicos, ou pelo menos óbvios, mas os processos mecânicos estão presentes e são importantes. Os processos mecânicos vão junto com os químicos, raramente um não existe sem o outro, e reforçam-se positivamente um ao outro. Os processos serão revistos aqui um a um, embora na realidade os processos trabalhem juntos de forma sinérgica (ver também Capítulo 4.2).

Dos processos mecânicos, é improvável que o gelo seja um agente nos trópicos classicamente definidos, assim como o stress das excursões de temperatura sub-congelada, além dos ciclos climáticos que podem ser relevantes em elevações mais altas ou em latitudes mais elevadas. Há algum debate sobre se o choque térmico a altas temperaturas é relevante (ver Bland and Rolls, 1998; Eppes et al., 2010). Mesmo que os trópicos não atinjam as altas temperaturas do ar dos desertos (embora alguns possam aproximar-se), as temperaturas da superfície das rochas podem muito bem exceder os 70 °C, particularmente em rochas de cor escura (Thomas, 1994). A alta temperatura em si pode não ser suficiente para criar uma fratura frágil sem grandes extremos de temperatura, mas o assunto não tem sido bem pesquisado nos trópicos. Os incêndios, fora da floresta tropical durante as estações secas e nas secas, são conhecidos por exercerem temperaturas extremas capazes de fracturar rochas quebradiças (Goudie et al., 1992; Dorn, 2003). O crescimento de cristais dentro de poros confinados ou fraturas pode ser causa de intempéries mecânicas nos trópicos. Normalmente, minerais de crescimento rápido, como sais, calcita e gesso, são facilmente dissolvidos e enxaguados pela chuva. No entanto, no ambiente químico agressivo, a rápida liberação de elementos como sódio, cálcio e potássio de minerais formadores de rochas garante um suprimento para o crescimento de novos minerais, dada uma chance. Essa chance pode ocorrer durante as estações secas – que podem assumir repentinamente – e os sais têm a oportunidade de se acumularem dentro de vazios, fraturas e limites de grãos. O envelhecimento do sal desempenha um papel na desintegração granular e no envelhecimento cavernoso das rochas cristalinas grosseiras observadas nos trópicos úmidos e secos, bem como nas regiões áridas (Young, 1987; Turkington e Paradise, 2005). Os trópicos sazonais secos úmidos são capazes de sustentar o gesso pedogênico em solos sobre rochas carbonáticas (Luzzadder-Beach e Beach, 2008), outra possível fonte de expansão cristalina por meio de calcite hidratante. Argilas expansivas e óxidos de ferro neoformados também podem exercer pressão (Nahon e Merino, 1997). A reprecipitação da sílica após a dissolução pode ser responsável por uma maior abertura dos limites dos grãos e por fracturas na escala de microns e nas grelhas e falhas dos cristais na escala nanométrica (Capítulo 4.4).

‘Descarga por pressão’, por vezes conhecida como dilatação ou laminado, é o alívio da sobrecarga de tensão que provoca a expansão e depois a fractura frágil de rochas anteriormente enterradas. Corpos de rochas resistentes, por meio de diferentes petrologias ou estruturas, sobrevivem à intempérie e à erosão para ficarem expostos como restos em forma de cúpula (bornhardts, inselbergs, tors, ou outros termos relacionados). As superfícies exteriores expostas são assim vulneráveis à libertação de pressão, fracturando-se paralelamente à superfície da rocha e normalmente à superfície para libertar lajes. Twidale (1973) ofereceu uma opinião contrária que a junta em forma de cúpula pré-existe exposição por compressão (não extensão), de tal forma que os inselbergs em cúpula são assim por causa de suas fraturas, não que as fraturas são assim porque a rocha está em cúpula. Apesar do fenômeno ser comumente observado em rochas em cúpula de várias litologias nos trópicos (Figura 2, veja também Shroder, 1973), o processo não está limitado aos trópicos.

É importante notar que os processos mecânicos de envelhecimento, exceto o crescimento de cristais de minerais neoformados, são restritos e determinados pelas condições de superfície. Como os perfis meteorológicos podem ter muitos metros de espessura, essas condições e processos de superfície são apenas uma fração do sistema meteorológico total (Ahnert, 1976).

A combinação de agentes meteorológicos abundantes e temperaturas mais altas garante o potencial para um ambiente de envelhecimento químico ativo nos trópicos. Dito isto, os produtos finais de envelhecimento – a caulinite, o gibsite e os óxidos de ferro comuns em solos tropicais e rególitos – também indicam uma eventual estabilidade química, explicando a escassez de nutrientes disponíveis em alguns solos tropicais. Detalhes sobre a meteorização química são melhor explicados em Yatsu (1988), Nahon (1991), e Taylor e Eggleton (2001), mas resumidos aqui com ênfase na relevância tropical.

O ácido silícico resultante, H4SiO4, pode ser transportado para fora em água superficial ou subterrânea, mas também tem a capacidade de dissociar e repreciar a sílica como quartzo neoformado ou sílica amorfa, relevante no processo de cimentação de sedimentos, criando duricrusts em rególito, ou em caso de endurecimento de rochas (Conca e Rossman, 1982). A solução de sílica é geralmente vista como um processo menor em comparação com o processo de dissolução de outros minerais silicatos, e lento. Entretanto, estudos de Schulz e White (1998) e Murphy et al. (1998) mostram que o envelhecimento químico do quartzo em um ambiente tropical gera 25-75% da sílica dissolvida na água do rególito (sobre todos os outros minerais de silicato). A solução também gera partículas menores (ver Capítulo 4.17; Pye (1983)) atribuiu a meteorização tropical úmida das dunas de areia do Pleistoceno à formação de quartzo do tamanho do lodo, que se acumulou a 10% do sedimento a granel nos horizontes B e C do solo. A solução de quartzo é também o processo responsável pela geração de sílica cársica (ver seção 4.11.3.1).

Mais minerais aluminossilicatos sofrem ‘dissolução’, também conhecida como solução incongruente ou hidrólise, um processo multistep e paralelo envolvendo ácidos. O processo generalizado envolve o ataque por água e ácido para produzir uma argila, possíveis outros minerais neoformados, cátions em solução, e ácido silícico. A própria água é um fraco doador de prótons H+, mas os ácidos são muito mais eficientes. O ácido carbônico é o agente atmosférico padrão e onipresente, via água da chuva carregada com CO2 atmosférico, ou água do solo carregada com CO2 do ar do solo (concentrado mais de duas ordens de magnitude maior, quando comparado com a atmosfera, Ugolini e Sletten, 1991). Os ácidos orgânicos, derivados da decomposição orgânica, assim como as funções bióticas (como as raízes das plantas), também são importantes (Ugolini e Sletten, 1991), e possivelmente até dominantes em alguns casos (Wasklewicz, 1994).

O que distingue a solução da dissolução depende do material de base (mineral), mas também do fornecimento de água como agente meteorológico ou meio meteorológico, respondendo assim a diferentes variações de humidade tropical. Taylor e Eggleton (2001) explicam que durante a dissolução incongruente, existem estágios intermediários de equilíbrio dinâmico. Saturação e neoformação mineral ocorreriam durante períodos de limitação da água, um equilíbrio químico temporário. A adição de água nova rejuvenesce o sistema, estabelece desequilíbrio químico, e os minerais primários restantes juntamente com os minerais neoformados estão sujeitos a ataque.

Outros, desidratos de goetite para formar hematita. Óxidos de ferro como a goetite e a hematita são estáveis e residuais no solo e no perfil meteorológico. Estes minerais oxidados conferem as cores amarelo vivo (goethite), laranja e vermelho (hematite) aos solos tropicais.

Hidratação é um processo semelhante à oxidação, em que os íons hidróxidos (OH), ao invés de oxigênio, são incorporados à matriz mineral. Os filossilicatos, incluindo as argilas, são mais notáveis para a hidratação, onde os íons hidróxidos são incorporados entre camadas de silicato. Yatsu (1988) considerou a hidratação como um processo mecânico e não químico, um argumento paralelo ao apresentado no Capítulo 4.4.

Processos bioquímicos são agora reconhecidos como importantes para a meteorologia (Krumbein e Dyer, 1985; Reith et al., 2008), e envolvem um conjunto de reações incluindo as mencionadas acima, bem como a quelação, um processo bioquímico único. Ollier and Pain (1996) explicou que a oxidação está envolvida na absorção de ferro e outros nutrientes por parte das raízes de uma planta. Diz-se que a depleção da sílica é aumentada pela ação bacteriana (Ollier e Pain, 1996). McFarlane (1987) demonstrou a importância dos microrganismos na evolução da bauxita.

A quelação é o processo pelo qual os metais são preferencialmente extraídos por moléculas orgânicas, derivadas da vegetação em decomposição. Presume-se, mas não bem pesquisado, que a rápida decomposição orgânica em solos de florestas tropicais poderia produzir uma abundância de agentes quelatantes. Os solos tropicais abrigam uma diversidade imensa de micróbios, concomitantemente com a biodiversidade acima do solo (Borneman e Triplett, 1997).