E12 Geoquímica de Superfície e Intemperismo

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O intemperismo é a desintegração e alteração química que as rochas sofrem ao entrarem em contato com a atmosfera, a água e os organismos vivos. Esse mesmo processo produz o material que posteriormente se torna solo, liberando no sistema hidrológico tanto os nutrientes quanto os cátions que essas rochas haviam aprisionado em seu interior.

O intemperismo físico — a fragmentação produzida pelo ciclo de congelamento e descongelamento, pelo estresse térmico repetido ou pela cristalização de sais nas fissuras das rochas — aumenta a área superficial específica da rocha. É justamente esse aumento na área superficial exposta que acelera o intemperismo químico, pois há muito mais superfície rochosa disponível para a água reagir.

Esse intemperismo químico, por sua vez, envolve três tipos diferentes de reações: hidrólise, a mais importante das três, que dissolve os silicatos da rocha diretamente com a água; oxidação, que decompõe os minerais que contêm ferro em sua forma ferrosa; e carbonatação, que dissolve os minerais carbonáticos graças ao dióxido de carbono dissolvido na água.

Uma função de produção de solo afirma que a taxa na qual a rocha se transforma em solo diminui exponencialmente à medida que a espessura do regolito sobrejacente aumenta: as rochas mais expostas, sob uma fina camada de solo, sofrem intemperismo muito mais rapidamente porque a água e o dióxido de carbono do solo têm muito maior acesso a elas. Quando o sistema atinge um estado estacionário, a taxa de produção de solo se iguala à taxa de erosão, e é precisamente esse equilíbrio entre as duas taxas que determina a espessura do solo que a encosta mantém estável.

O ciclo de nutrientes na superfície da Terra — nitrogênio, fósforo, potássio e cálcio — envolve quatro estágios sucessivos: a liberação desses nutrientes pelo próprio intemperismo, sua assimilação por organismos vivos, seu retorno ao solo quando essa matéria orgânica se decompõe e suas perdas finais por lixiviação para as águas subterrâneas.

A carga dissolvida transportada pelos rios reflete precisamente a intensidade do intemperismo químico que ocorre em sua bacia: rios que drenam bacias com litologia silicatada facilmente intemperizada, como granitos ou basaltos, têm uma concentração maior de cálcio, sódio, potássio, magnésio e bicarbonato dissolvidos do que rios que drenam bacias sedimentares carbonáticas. Nestas últimas, os próprios carbonatos, embora mais solúveis, dissolvem-se quase completamente ao entrar em contato com a água, deixando pouco espaço para enriquecer ainda mais a água rio abaixo.

O comportamento esperado de todo esse sistema inclui uma correlação negativa entre a taxa de erosão física, que expõe novas rochas, e a concentração de solutos dissolvidos na água, que reflete quanto tempo a água esteve em contato com a rocha antes de escoar. Assim, desde a desintegração da rocha com a qual este documento começa até a correlação negativa com a qual termina, passando pela aceleração que o intemperismo físico dá ao intemperismo químico, pela função de produção do solo e pelo ciclo de nutrientes, o intemperismo e a geoquímica de superfície fazem da composição química de cada rio, em última análise, uma leitura indireta de quanto tempo a água e a rocha de sua bacia vêm interagindo.

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