Autores

Delpupo Souza, C. (INSTITUTO FEDERAL DE MINAS GERAIS) ; Schaefer, C.E. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA)

Resumo

O objetivo deste trabalho foi analisar taxas de intemperismo e pedogênese na porção sul das Montanhas Ellsworth. Para isso, foram utilizadas propriedades morfológicas, físicas e químicas, mineralógicas; pedregosidade superficial; morfogênense e química dos sais; e classificação pedogenética dos solos. Os solos estudados enquadram-se nos estágios 2, 3 e 3,5 de intemperismo, condizente com a região climática na qual Ellsworth se encontra. Os solos mais desenvolvidos localizam-se em cotas mais elevados, superfícies mais antigas devido ao processo de retração da geleira local. Os solos apresentam limitada evolução pedogenética, mesmo para os padrões de pedogênese da Antártica, pois experimentam um contexto climático de frio extremo e umidade restrita. No entanto, mesmo atuando em taxas mais lentas, seus solos sofrem com a ação de processos de intemperismo e pedogênese típicos de outras áreas periglaciais pelo mundo, tais como a crioturbação, salinização e oxidação de sulfetos.

Palavras chaves

Cronossequência de solos; Salinização; Pavimento pedregoso

Introdução

O entendimento pleno das taxas de formação do solo de uma área geralmente é limitado pela pobreza de dados numéricos e pela grande diversidade de fatores envolvidos na formação do solo. Nesse sentido, os solos de deserto polar de regiões como as Montanhas Ellsworth, Antártica Continental, são ideias para o desenvolvimento de trabalhos dessa natureza, já que possuem dados numéricos das propriedades do solo em bom número (Bockheim and Schaefer, 2015; Schaefer et al., 2016; Delpupo et al., 2016); os solos têm se desenvolvido sob condições de deserto polar desde o Plioceno (Campbell e Claridge, 1987; Denton et al., 1992); e o agente biológico assume papel secundário na formação do solo. Os desertos polares da Antártica estão situados em um dos mais severos ambientes da Terra, caracterizados pelas baixas temperaturas, fortes ventos e escassez de água na fase líquida. Estas condições são responsáveis pelas baixas taxas de intemperismo. A lenta remoção de detritos por gravidade, por ação fluvial ou do gelo, no entanto, têm servido para preservar esta paisagem, o que possibilita estudos detalhados dos processos de alteração superficial nessas áreas (Matsuoka, 1995). Jenny (1941, 1961) define cronossequência de solos como um ordenamento de solos de uma determinada área onde as diferenças nas características dos solos são impostas principalmente pelo fator tempo. Essa análise vem sendo frequentemente utilizada em ambientes de deglaciação da Antártica, entendendo que as diferenças mais marcantes entre as características dos solos destas regiões são altamente dependentes do tempo de exposição destas superfícies condicionadas à regressão do gelo (Bockheim, 1979). Além das propriedades morfológicas, físicas, químicas e mineralógicas utilizadas para descrever o grau de desenvolvimento dos solos de regiões tropicais e subtropicais, características relativas à pedregosidade superficial e à salinidade também são utilizadas para estudos de cronossequências de solos de regiões polares (Bockheim, 1979; Campbell e Claridge, 1987). As análises de cronossequências de solos devem ser feitas em ambientes com pouca variabilidade ambiental, bom como, são limitadas a locais muito distantes entre si. Mesmo assim, essa análise traz valiosas informações sobre o relacionamento entre os sítios como a extensão ou a falta de deflação superficial, a existência ou ausência de crioturbação etc. As informações são altamente correlacionadas com o nível de intemperismo e grau de desenvolvimentos pedogenético, permitindo inferências bastante realísticas sobre as idades relativas dos solos (Campbell e Claridge, 1975; Bockheim et al., 1990; Campbell e Claridge, 1987). Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi analisar as taxas de intemperismo e formação dos solos de deserto polar desenvolvidos sobre superfícies recentemente deglaciadas da Geleira Union, Montanhas Ellsworth, Antártica Continental. Especificamente, buscou-se descrever as principais propriedades morfológicas, físicas, químicas e mineralógicas dos solos da área de estudo. Buscou-se ainda, caracterizar a pedregosidade superficial dos solos e sais superficiais e subsuperficiais, química e morfogeneticamente. Por fim, buscou-se classificar tais solos de acordo com o sistema americano de classificação de solos (Soil Taxonomy) e sob o ponto de vista de seu estágio de intemperismo.

Material e métodos

As Montanhas Ellsworth formam o acidentado grupo de montanhas da região central da Antártica Ocidental, tendo 350 km de extensão por 80 km de largura (Figura 1). É composta pela Cadeia Sentinel, ao norte, e Cadeia Heritage, ao sul, sendo divididas pela Geleira Minnesota, no centro (Webers et al., 1992a). Possui uma orientação NNW-SSE e se limita pelas longitudes 78° e 87°W e latitudes 80°30’ e 77°15’S (Denton et al., 1992). As amostras de solo foram descritas e coletadas com base nos critérios estabelecidos por Antarctic Permafrost and Soils (ANTPAS, 2006). Além disso, próximo a cada um dos perfis de solo, foram coletados clastos e sais superficiais dentro de um quadrante com área conhecida, nas quais também foram tomadas várias fotos para análises posteriores. As feições de crioturbação foram identificadas e classificadas de acordo com Bockheim e Tarnocai (1998). Os solos foram classificados segundo a Soil Taxonomy (Soil Survey Staff, 2010). Para este estudo foram selecionados solos de diferentes cotas altimétricas entendendo que o processo de expansão e retração das geleiras se dá também em gradiente altitudinal. Além disso, os solos estudados se desenvolveram em duas geoformas distintas: (i) campo de solo poligonal em fundo de vale glacial e (ii) drift em encosta de detritos. Além das propriedades morfológicas, físicas, químicas e mineralógicas dos solos (Embrapa, 2011), foram utilizadas para descrever o grau de desenvolvimento dos solos características relativas à pedregosidade superficial e à salinidade (Bockheim, 1979; Bockheim, 1980; Campbell e Claridge, 1987; Bockheim, 1990; Bockheim et al., 1990; Bockheim, 1997; Beyer at al., 1999; Bockheim, 2002; Bockheim e McLeod, 2006; Bockheim e Ackert Jr., 2007; Bockheim, 2007; Bockheim et al., 2008a; Bockheim et al., 2008b; McLeod et al., 2009). Foram analisadas propriedades relativas ao grau de intemperismo das rochas superficiais que representa os primeiros indícios sobre a idade relativa das coberturas pedológicas. O tipo e a natureza dos clastos superficiais também foram analisados, pois podem dar uma indicação direta da intensidade e tempo de atuação dos processos atmosféricos de transformação. As principais características utilizadas para dimensionar esse grau de intemperismo são: intemperismo cavernoso; frequência e distribuição por classes de tamanhos dos clastos; trabalho de erosão eólica sobre os clastos como a corrasão, esculturação, esfoliação; grau de arredondamento e polimento dos clastos; oxidação da superfícies dos clastos; formação de pavimento pedregoso etc. (Campbell e Claridge, 1975; Campbell e Claridge, 1987).

Resultado e discussão

Os parâmetros utilizados para avaliar o grau de alteração do substrato e desenvolvimento pedogenético dos solos desenvolvidos na porção sul das Montanhas Ellsworth mostraram- se bastante sensíveis e revelaram três grandes grupos de solos com idades/grau de desenvolvimento diferentes. Os perfis desenvolvidos em Mount Dolence (EL1), Elephant Head (EL5), Rossman Cove (EL16 e EL24) e na encosta do vale glacial Edson Hills (EL20) foram os solos menos intemperizados (estágio 2 de intemperismo). Eles são fracamente desenvolvidos, mesmo para os padrões da Antártica, embora apresentem alguma evidência de formação de horizontes. Os clastos superficiais apresentam pouca oxidação, baixo ou nenhum grau de arestamento e são bastante grossos (matacões e calhaus), demostrando o pequeno nível de alteração química (oxidação) e física do substrato original. Os principais indícios de desenvolvimento morfológico apresentados são um pequeno aumento da intensidade da cor nos horizontes superficiais, um ligeiro aumento da espessura do perfil e ocorrência de algum sal, geralmente como crostas salinas sobre rochas, abaixo de clastos e raras acumulações na superfície do solo (estágio de sal 2 e 3). Tais características são frequentemente relacionadas aos solos no estágio 2 de intemperismo desenvolvidos no vale Wright (Bockheim, 1979; Bockheim e McLeod, 2006; Bockheim e McLeod, 2008; McLeod et al., 2009), no vale Taylor (Bockheim, 2007; Bockheim et al., 2008a), na região da Geleira Beardmore (Bockheim et al., 1990) e na região do vale McMurdo (Bockheim, 2002; Bockheim et al., 2008b) todos nas chamadas área dos vales secos (Dry Valleys) entre as Montanhas Transantárticas. Assim como Bockheim et al. (2008b) e McLeod et al., (2009) identificaram nos vales Taylor e Wright, na região dos vales secos (Dry Valleys) entre as Montanhas Transantárticas, os solos classificados como estágio 2 de intemperismo em Ellsworth são encontrados principalmente em altitudes mais baixas como os perfis EL24 (729 m) e EL20 (820 m) e em drift em encosta de detritos como os perfis EL1 (886 m) e EL5 (856 m). Os solos desenvolvidos no fundo do vale glacial Edson Hills (EL15) e em Kosco Peak (EL25) representam os solos em estágio intermediário de intemperismo e desenvolvimento pedogenético em Ellsworth (estágio de intemperismo 3). O pavimento pedregoso desses solos é formado por clastos de classes de tamanho menores (cascalho e calhau), mais frequentemente arredondados e menos arestados e com alguma formação de intemperismo cavernoso e ventifactos. Embora não possuam grande distinção entre horizontes, os solos em estágio 3 de intemperismo demostraram maior incremento de partículas finas (silte + argila) ao longo do perfil. No entanto, as características mais marcantes do maior tempo de exposição destas superfícies revelaram-se na maior oxidação e maior acumulação de sal. Tanto nos clastos superficiais, quando ao longo do perfil, os solos EL15 e EL25 apresentaram maior desenvolvimento de cores com cromas maiores, demostrando maior oxidação de ferro presente nos minerais primários e formação de fases menos cristalinas. Além disso, a acumulação de sal foi mais frequente, aparecendo além das crostas salinas sobre rochas e abaixo delas, também na superfície do solo e dispersos no perfil (estágio de sal 4). Apesar de apresentar condutividade elétrica ligeiramente maior do que os demais perfis enquadrados no estágio de sal 3, o perfil EL15 não apresentou valor suficiente para ter o caráter salic (Soil Survey Staff, 2010). Por outro lado, o perfil EL25 apresentou o caráter calcic, sendo classificados como Calcic Anhyorthel (Soil Survey Staff, 2010). Também essas características foram bastante compatíveis com solos classificados no estágio 3 de outras regiões de deserto polar na Antártica (Bockheim, 1980; Bockheim et al., 2008a; Bockheim, 2002). Apesar do perfil EL15 estar localizado em uma cota altimétrica não muito elevada (808 m), ele apresentou características compatíveis com solos com maior tempo de exposição. Já o perfil EL25 se localiza a 893 m de altitude, indicando ser uma superfície mais antiga do que o restante dos solos com menor estágio de intemperismo. O perfil EL28 coletado em Conglomerate Ridge apresentou um conjunto de características que indicou o maior grau de desenvolvimento pedológico entre os solos analisados. Muitas dessas características foram compatíveis com o estágio 3 de intemperismo, notadamente o grau de alteração dos clastos superficiais (redução de tamanho e oxidação), produção de fração fina (silte + argila) e formação de minerais autigênicos na fração argila. A esse respeito, Bockheim (1980) afirma que ilitas secundárias são frequentemente mencionadas em solos de deserto polar, pois este mineral se forma em solos de pH elevado e limitada lixiviação, condição experimentada pelos solos de Ellsworth. No entanto, no que diz respeito à acumulação de sal, o perfil EL28 apresentou visível superioridade na forma e conteúdo de acumulações de sais, sendo por isso, enquadrado no estágio de intemperismo 3,5. Além de acumular sal nas formas anteriormente citadas nos outros solos, este solo apresentou manchas mais frequentes de sal ao longo do perfil e uma leve cimentação por sódio no seu horizonte superficial, apresentando estágio de sal 5. Acumulações estas que foram fundamentais para o desenvolvimento de estrutura em blocos (mesmo que fraca) nos dois horizontes. Além disso, por conta da grande acumulação de sódio no horizonte superficial, este solo caracterizou-se pela presença do caráter sodic, sendo classificado como Sodic Anhyorthel (Soil Survey Staff, 2010). O estágio de intemperismo 3,5 de fato não existe, mas foi adaptada para melhor classificar os EL28. Tal denominação se explica pela abundância de características típicas concernentes ao estágio 3 de intemperismo presentes neste solo, porém, com algumas propriedades condizentes com o estágio 4, notadamente àquelas relacionadas à salinidade. Localmente, Campbell e Claridge (1987) indicam subdivisões como esta para alguns indícios de maior nível de intemperismo. Por outro lado, tais subdivisões não são indicadas regionalmente, por conta de possíveis grandes diferenças do controle glacial local, material de origem e clima (Campbell e Claridge, 1987). Corroborando a ideia de que a idade do solo acompanha o aumento da altitude, o EL28 foi o solo coletado na cota altimétrica mais elevada de Ellsworth, em 959 m. Suas características de alteração do substrato e grande acumulação de sal em superfície e em subsuperfície reforçam a hipótese que esta superfície foi exposta pelo recuo da geleira local há mais tempo que o restante dos solos.

Localização das Montanhas Ellsworth em diferentes contextos.


Descrição geral, localização e classificação dos perfis de solos da porção sul das Montanhas Ellsworth, Antártica Continental.


Características da pedregosidade superficial dos solos da porção sul das Montanhas Ellsworth, Antártica Continental.


Estágio morfogenético e composição química dos sais solúveis dos solos da porção sul das Montanhas Ellsworth, Antártica Continental.

Considerações Finais

A cronossequência de solos revelou que os solos da porção sul das Montanhas Ellsworth se enquadram nos estágios 2, 3 e 3,5 de intemperismo, condizente com a região climática na qual Ellsworth se encontra. Os solos mais desenvolvidos de Ellsworth estão localizados em cotas altimétricas mais elevados por se tratarem de superfícies mais antigas que estão expostas há mais tempo pela retração da geleira local. Solos dos estágios 2 e 3 de intemperismo mostraram pequena redução de tamanho e oxidação dos clastos componentes do pavimento pedregoso. Além disso, apresentaram menor acúmulo de sal em superfície e raras acumulações em subsuperfície. Por outro lado, o solo classificado no estágio de intemperismo 3,5 indicou maior grau de alteração do substrato, maior desenvolvimento de cores cromadas e maior acumulação de sal, que apresentou mobilidade para porções mais subsuperficiais do perfil. Quando comparados com solos desenvolvidos em outras regiões da Antártica, os solos de Ellsworth apresentam limitada evolução pedogenética, pois experimentam um contexto climático de frio extremo e umidade restrita. No entanto, mesmo atuando em taxas mais lentas, seus solos apresentam processos de intemperismo e pedogênese típicos de outras áreas periglaciais da Antártica, como a crioturbação, salinização e oxidação de sulfetos.

Agradecimentos

Referências

Antarctic Permafrost and Soils - ANTPAS, 2006. Soil description manual - guide for describing, sampling, analyzing, and classifying soils of the Antarctic region. http://erth.waikato.ac.nz/antpas (accessed 19 Dec 2012).

Beyer, L., Bockheim, J.G., Campbell, I.B., Claridge, G.G.C., 1999. Genesis, properties and sensitivity of Antarctic Gelisols. Antarctic Science 11 (4) 387-398.

Bockheim, J.G., 1979. Relative age and origin of soils in eastern Wright Valley, Antarctica. Soil Sci. Am. J. 128, 142–152.

Bockheim, J.G., 1980. Proprieties and classification of some desert soils in coarse-textured glacial drift in the Artic an Antarctic. Geoderma 24, 45-69.

Bockheim, J.G., 1990. Soil development rates in the Transantarctic Mountains. Geoderma 47, 59-77.

Bockheim, J.G., 1997. Properties and classification of Cold Desert soils from Antarctica. Soil Sci. Soc. Am. J. 61, 224-231.

Bockheim, J.G., 2002. Landform and soil development in the McMurdo Dry Valleys: a regional synthesis. Arctic, Antarctic & Alpine Research 34, 308-317.

Bockheim, J.G., 2007. Soil processes and development rates in the Quartermain Mountains, upper Taylor Glacier region, Antarctica. Geogr. Ann. 89A, 153–165.

Bockheim, J.G., Ackert Jr., R.P., 2007. Implications of soil on mid-Miocene-eged drifts in the McMurdo Dry Valleys for ice sheet history and paleoclimate reconstruction. Geomorphology 92, 12-24.

Bockheim, J.G., Campbell, I.B., McLeod, M., 2008b. Use of soil chronosequences for testing the existence of high-water-level lakes in the McMurdo Dry Valleys, Antarctica. Catena 74, 144-152.

Bockheim, J.G., McLeod, M., 2006. Soil formation Wright Valley, Antarctica since the late Neogene. Geoderma 137, 109-116.

Bockheim, J.G., McLeod, M., 2008. Soil distribution in the McMurdo Dry Valleys, Antarctica. Geoderma 144, 43–49.

Bockheim, J.G., Prentice, M.L, McLeod, M., 2008a. Distribution of glacial deposits, soils and permafrost in Taylor Valley, Antarctica. Arctic, Antarctic & Alpine Res. 40 (2), 279-286.

Bockheim, J.G., Schaefer, C.E.G.R., 2015. Soils of Ellsworth Land, the Ellsworth Mountains, in: Bockheim, J.G. (Ed.). The Soils of Antarctica. World Soils Book Series, Springer, Switzerland, pp. 169-181.

Bockheim, J.G., Tarnocai, C., 1998. Recognition of cryoturbation for classifying permafrost-affected soils. Geoderma 81, 281–293.

Bockheim, J.G., Wilson, S.C., Leide, W.J., 1990. Soil development in the Beardmore Glacier Region, Antarctica. Soil Science 149 (3) 144-157.

Campbell, I.B., Claridge, G.G.C., 1975. Morphology and age relationships of Antarctic soils. In: R.P. Suggate and M.M. Cresswell (Eds.). Quaternary Studies. Roy. Soc. N. Z.Bull. 13, 83-88.

Campbell, I.B., Claridge, G.G.C., 1987. Antarctica: soils, weathering processes and environment. Elsevier, Amsterdam.

Embrapa - Centro Nacional de Pesquisa de Solos. 2011. Manual de métodos de análise de solo. Centro Nacional de Pesquisa de Solos, Rio de Janeiro.

Jenny, H., 1941. Factors of Soil Formation. McGraw-Hill, New York.

Jenny, H., 1961. Derivation of state factors equations of soil and ecosystems. Soil Sci. Soc. Am. Pro. 25, 385-388.

Matsuoka, N., 1995. Rock weathering processes and landform development in the SØr Rondane Mountains, Antarctica. Geomorphology 12, 323-339.

McLeod, M., Bockheim, J.G., Balks, M., Aislabie, J., 2009. Soils of westhern Wright Valley, Antarctica. Antarctic Science 21 (4), 355-365.

Soil Survey Staff. 2010. Keys to Soil Taxonomy, 11th ed. USDA-NRCS, Washington, DC.