Agua y CO2
4.3.2 Procesos específicos de translocación (continuación)
Decarbonatación / carbonatación
En los suelos carbonatados se produce una lixiviación particular que se llama decarbonatación.
El proceso de decarbonatación representa la movilización de los carbonatos, que se disuelven bajo la forma de bicarbonatos solubles y migran con las aguas de percolación. La carbonatación se produce cuando los bicarbonatos pasan a carbonatos insolubles y se acumulan (bajo la forma de calcita, CaCO3). La disolución de los carbonatos se realiza por la acción de CO2 disuelto en el agua, según la siguiente ecuación:
------------------DECARBONATACIÓN--------------->
CaCO3 + CO2 + H2O <-----> Ca2+ + 2HCO3-
<------------------CARBONATACIÓN------------------
Los carbonatos que se forman en el suelo se llaman secundarios o edáficos mientras que los que proceden de la herencia directa del material original se llaman primarios.
Agua y CO2
De esta ecuación se deduce que la solubilidad de los CaCO3 depende de la cantidad de agua que infiltre y de la cantidad de CO2 que esta lleve disuelto. Al aumentar cualquiera de ellos aumenta la cantidad de carbonatos disueltos, mientras que una disminución producirá la correspondiente precipitación e inmovilización de los carbonatos.
incorporación de agua y/o aumento del CO2 disuelto ==> disolución de los carbonatos
disminución de agua y/o del CO2 disuelto ==> precipitación de los carbonatos
La pérdida de agua por evaporación, por absorción por las plantas o simplemente por causas físicas que impidan la circulación del agua a través del suelo provocará la carbonatación.
La acción del CO2 en la disolución de los carbonatos es de gran importancia ya que la presión parcial de CO2 en el aire del suelo es del orden de diez veces mayor que la de la atmósfera o incluso mayor. Esta acumulación de CO2 es debida a la actividad biológica (acción de las raíces y respiración de los microorganismos) y a la descomposición de la materia orgánica.
pH
Los cambios en el pH afectarán al sistema ya que al aumentar el contenido de CO2 en agua también aumentará proporcionalmente la acidez y tendrá lugar la disolución de los carbonatos . Lo contrario ocurrirá si aumenta la alcalinidad.
aumento del pH --> precipitación de los carbonatos
disminución del pH --> disolución de los carbonatos
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Temperatura
La temperatura afecta al equilibrio ya que el CaCO3 es menos soluble en agua caliente que en agua fría. La solubilidad de los carbonatos decrece cuando aumenta la temperatura y por eso la movilidad de los carbonatos será mayor en climas fríos que en climas cálidos.
disminución de la temperatura --> disolución de los carbonatos
aumento de la temperatura --> precipitación de los carbonatos
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Sales
Otro parámetro que afecta a la solubilidad de los carbonatos es la concentración de la solución del suelo. El efecto que las sales disueltas tienen en la solubilidad de una sal concreta es bien conocido.
Así la presencia de un ion común reduce la solubilidad, mientras que la presencia de otras sales que no tienen ningún ion común con los carbonatos aumenta la solubilidad de la sal particular.
Por todo lo anteriormente expuesto se deduce que el proceso de carbonatación es típico de las regiones áridas, semiáridas y subhúmedas, con una suficiente escasez de agua como para que los carbonatos puedan acumularse en el suelo. Como resultado de este proceso, se forman horizontes cálcicos.
Como tanto el CO2 como el agua son más abundantes en los horizontes superiores (debido a su más alta actividad biológica, más contenido en materia orgánica y mas proximidad al agua de lluvia), la disolución de los carbonatos debe de ocurrir en estos horizontes.
Posteriormente, los carbonatos serán transportados por las aguas de infiltración y al llegar a los horizontes inferiores, con menores concentraciones de CO2 y de agua, precipitaran y se acumularan.
La acumulación de los carbonatos secundarios se produce a una determinada profundidad, de manera que el suelo se encuentra sin carbonatos en los horizontes superiores y con carbonatos en los horizontes inferiores (típicamente en el horizonte C). Al horizonte en el que se ha producido la acumulación de carbonatos se le califica con la letra "k", por ejemplo Ck o Bk.
Los carbonatos se reconocen fácilmente en el perfil del suelo por su color blanco y por dar efervescencia con HCl diluido.
Las pruebas de que este doble proceso de disolución y reprecipitación de los carbonatos han actuado las tenemos tanto en la morfología de los perfiles como en la propia morfología de los carbonatos.
En efecto, en los suelos de las regiones mediterráneas desarrollados sobre materiales calcáreos es sintomático el encontrar los horizontes superiores descarbonatados y a una determinada profundidad se encuentran niveles altamente calcáreos.
Además, la profundidad a que se encuentran estos horizontes cálcicos, está relacionada con la intensidad de las precipitaciones atmosféricas de las zonas en donde se encuentran y con la variante que introduce la permeabilidad del suelo.
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Por otra parte, la propia morfología de las acumulaciones de carbonatos es una clara manifestación de su movilidad. Por ejemplo su distribución localizada en:
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poros |
grietas |
agregados# |
gravas |
# Como los agregados edáficos están separados unos de otros por grietas, al depositarse los carbonatos sobre su superficie en realidad lo están haciendo en las grietas.
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nódulos |
nódulos |
nódulos |
masivos |
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perfiles con distintos tipos de acumulaciones de carbonatos |
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El proceso de acumulación de carbonatos en los suelos se desarrolla por etapas progresivas llegando en algunos casos hasta invadir completamente el horizonte de acumulación.
Los carbonatos empiezan rellenando los poros y poco a poco van ocupando el resto del horizonte.
Algún lector curioso se puede plantear que ha pasado con los materiales del horizonte que habían antes de que llegaran los carbonatos. Una parte de los minerales primitivos se habrán destruido por la meteorización pero además los carbonatos son capaces de atacar y reemplazar a todos los minerales primitivos como los feldespatos, las micas e incluso un mineral tan estable como el cuarzo.
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reemplazamiento parcial del cuarzo por los carbonatos |
granos de cuarzo policristalinos y microcristalinos |
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| reemplazamiento parcial en un cristal de feldespato potásico por los carbonatos | el reemplazamiento de estos granos de cuarzo por los carbonatos empieza desde la periferia produciendo aureolas | |||
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reemplazamientos de la moscovita por los carbonatos |
Además de reemplazar a los minerales los carbonatos son capaces de desplazarlos y expulsarlos del horizonte cálcico.
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desplazamiento del cuarzo |
desplazamiento de la biotita |
Un aspecto también muy interesante, sobre el que se ha debatido ampliamente y aún no resuelto en muchas ocasiones, es la procedencia de los carbonatos presentes en un horizonte cálcico.
Los carbonatos en muchos casos proceden del material original y se dice que son autóctonos; bien porque ya estaban presentes en él, que es el caso más frecuente (como ya se ha expuesto se trata de un simple arrastre de los horizontes superiores y su posterior acumulación en los horizontes profundos), o bien porque no estando físicamente presentes en la roca se han neoformado en el suelo a partir de la alteración de los minerales primitivos, como puede ser el caso para las plagioclasas, los piroxenos y los anfíboles.
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| el grano gris es un feldespato que se está transformando en los granos amarillos que son de calcita. |
Pero t ambién puede ocurrir que los carbonatos no guarden ninguna relación genética con el material original (en este caso hablamos de alóctonos), en estos casos habrán tenido que llegar por la vía de algún aporte externo. Esto puede haberse realizado utilizando como vía de transporte el agua, ya sea por contaminación de un manto freático regional o debido a las escorrentías locales tan importantes en las zonas montañosas. Finalmente, en algunas ocasiones, sobre todo en las regiones áridas, los carbonatos de un determinado suelo pueden proceder de un origen eólico.
A menudo se observan horizontes cálcicos en las partes más bajas de los relieves de áreas calizas, generalmente en zonas donde existe una rotura de la pendiente. Esto se explica por la existencia de flujos importantes de soluciones de bicarbonato que migran pendiente abajo, y dado que las soluciones se van concentrando cada vez más y que la permeabilidad de los suelos disminuye en las depresiones, se produce la correspondiente acumulación de carbonatos.
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| En la Sierra de la Alfaguara, en Granada, como en otras muchas montañas calizas es frecuente observar los efectos de las disoluciones de las rocas | una parte de las aguas cargadas de bicarbonatos impregnan a los suelos precipitando como carbonatos | pero una parte importante discurre sobre la superficie hacia zonas inferiores y precipitan en las rupturas de pendiente formando finas láminas continuas. | |||
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* imagen de origen desconocido