PRECIPITAÇÃO E MINERALIZAÇÃO CARBONÁTICA

Os processos de precipitação e mineralização carbonática são responsáveis pelo desenvolvimento de estruturas como os esqueletos internos de animais, os exoesqueletos, conchas, microbialitos, como os estromatólitos, e até espeleotemas, como estalactites e estalagmites em cavernas. A importância destes processos se dá por inúmeros motivos, como ter permitido a evolução e adaptação de animais ao ambiente externo pelo desenvolvimento dos endo e exoesqueletos; a preservação de registros de vida antiga, como os microbiolitos e esteiras microbianas, dentre vários outros.

As esteiras microbianas têm a capacidade de fazer o balanço entre a forma redutora e a forma oxidada do carbono, mais simplificadamente entre matéria orgânica e gás carbônico. Dependendo da alcalinidade e das condições do meio, o CO2 pode estar presente na água como

íons carbonato, os quais podem se ligar a cátions de metais como o cálcio e o magnésio, para a formação de minerais de carbonato.

A precipitação do carbonato é estimulada por vários processos metabólicos, como a fotossíntese, a redução de sulfato, amonificação e a denitrificação, todos realizados pelas

comunidades microbianas que compõem as esteiras. Uma vez precipitado, o carbonato é trapeado e aglutinado na EPS, que funciona como sítio de nucleação para a cristalização do mineral (Bahniuk, 2013). A precipitação ocorre em função da alcalinidade e da disponibilidade de cálcio livre no meio. O aumento na alcalinidade do carbonato provoca sua precipitação. De acordo com Visscher e Stoltz (2005), a aquisição de carbono pelas comunidades microbianas exerce forte impacto na alcalinidade do carbonato, o que influencia na sua precipitação.

2.3.1 Mineralização biologicamente controlada

A biomineralização, ou mineralização biologicamente controlada, é o processo no qual as atividades celulares dos organismos eucariotos envolvidos direcionam a nucleação, crescimento, morfologia e alocação final do mineral formado, podendo formar um esqueleto interno ou externo no organismo. É o que ocorre com algas calcáreas, moluscos, equinodermos e mamíferos. Pode-se considerar que consiste de um processo intrínseco, ou seja, o próprio organismo que ocasiona a precipitação, seja por atividade enzimática, seja por atividade metabólica. Ambas resultam num endo ou exoesqueleto biomineral.

O termo biomineral refere-se ao mineral que é produzido por organismos vivos, e consiste no próprio mineral e em seus componentes orgânicos. Muitas vezes, os biominerais têm suas próprias propriedades específicas de forma, tamanho, cristalinidade e composição de elementos traços e isotópicos. Pode-se utilizar o termo para definir o produto de uma “escolha seletiva de elementos” que são incorporados nas estruturas funcionais do organismo, sob estrito controle biológico. Biominerais são considerados provas de vidas diretas, como os fósseis de organismos (Dupraz et al., 2008).

Na biomineralização, os sítios de nucleação dos carbonatos são geneticamente controlados, formando matrizes macromoleculares. Para que ocorra, é estritamente necessária a presença de organismos vivos, pois as atividades celulares controlam a nucleação, crescimento,

2.3.2 Organominerlização

O processo de organomineralização pode ser intrinsicamente dirigido (resultado de metabolismo microbiano), sendo um processo ativo e biologicamente induzido; ou pode ser extrinsicamente dirigido, resultado de processos ambientais como a evaporação, sendo passivo e biologicamente influenciado (Dupraz et al., 2008).

Para o processo ativo dá-se o nome mineralização biologicamente induzida, enquanto que para o processo passivo denomina-se mineralização biologicamente influenciada.

Um organomineral consiste em qualquer precipitação mineral através da interação de organopolímeros com componentes não biológicos, sem formação de esqueletos e sem controle estritamente biológico (Perry et al., 2007). Em outras palavras, refere-se à precipitação mineral em uma matriz orgânica isenta de controle genético, e pode-se considerar os organominerais como evidências indiretas de vida, ao contrário dos biominerais.

Os depósitos minerais resultantes da organomineralização são chamados microbialitos (Burne e Moore, 1987; Riding, 1991).

Organomineralização ativa

Este tipo específico de mineralização, também chamada de mineralização biologicamente induzida, se refere à precipitação mineral como resultado de atividades microbianas, ou seja, as atividades metabólicas destes organismos induzem a mineralização. É um processo intrínseco, controlado por atividades metabólicas de organismos procariotos, no qual o sítio de nucleação do mineral é randomicamente distribuído por uma matriz EPS e, assim como na biomineralização, é requerida a presença de organismos vivos para sua ocorrência.

As atividades metabólicas dos organismos induzem condições favoráveis para a precipitação mineral, e a matriz orgânica influencia na morfologia e composição do mineral formado.

Como produto deste tipo de mineralização, têm-se os organominerais, como os microbialitos (estromatólitos e trombólitos, por exemplo).

A mineralização biologicamente induzida surgiu com o desenvolvimento de comunidades microbianas nos oceanos do Arqueano, que ocasionaram a precipitação de carbonato, formando os estromatólitos (Dupraz et al., 2008).

Organomineralização passiva

Este tipo de mineralização, mineralização biologicamente influenciada, resulta de processos ambientais, como evaporação e desgaseificação, podendo ocorrer sob a influência de organismos procariontes ou de uma matriz orgânica. A presença de organismos vivos não é estritamente requerida. Sua definição implica numa ação indireta da biota no microambiente químico circundante, que resulta na precipitação carbonática.

O sítio de nucleação do mineral é diageneticamente produzido numa matriz macromolecular, ou randomicamente distribuído por uma matriz EPS, como na organomineralização ativa. O produto também é um organomineral, no entanto, em escala micro ou nanométrica, com morfologias variadas. A matriz orgânica também influencia na morfologia e na composição mineral (Dupraz et al, 2008).

2.3.3 Mineralização inorgânica

O processo de mineralização inorgânica é aquele que não requer a presença de organismos vivos e não há controle do processo por ação biológica, como nos outros processos de precipitação carbonática. Ocorre extrinsicamente, controlado pelo ambiente, ocorrendo em substratos abióticos. Tem seu sítio de nucleação variado, seu produto é denominado simplesmente mineral, e tem como exemplos os espeleotemas, como as estalactites e estalagmites (Dupraz et al., 2008).