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METEORIZACIÓN
Y SUELO
Geología Física
Alberto Pérez Rojas
Meteorización y suelo • Procesos externos de la Tierra • Intemperismo o meteorización • Meteorización mecánica • Meteorización química • Velocidades de meteorización • Suelo • Factores formadores del suelo • El perfil del suelo. • Clasificación de los suelos • Erosión del suelo
La máquina terrestre
La superficie terrestre cambia continuamente
Los Ciclos Geológicos
Ciclo hidrológico
Ciclo de las rocas
Ciclo tectónico
Meteorización
Procesos gravitacionales
erosión
meteorización y erosión
sedimentos y vegetación vienen y van conforme al clima
Meteorización Destrucción y descomposición que sufren las rocas y minerales al estar expuestos al aire, el sol, el agua y a los agentes orgánicos.
Erosión
Procesos por los cuales se remueven los sedimentos recientemente formados de la roca madre. Generalmente seguidos de la transportación
y cuando disminuye la energía, de la depositación.
Transferencia de sedimentos pendiente abajo bajo la influencia de la gravedad.
Procesos gravitacionales
Tipos de meteorización
Lajamiento
Crecimiento de cristales
Termoclastia
Hidratación física
Físico
http://www.uclm.es/users/higueras/mam/MMAM4.htm
Hidratación química
Disolución
Oxidación- reducción
Carbonación
Químico
http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/1bachillerato/petrogeneticos/contenido6.htm
Quelacion
Acuñamientos, roturas, etc.
Biológico
http://picasaweb.google.com/118012351727038041680/SendaCosteraE9LlanesAndrN
Meteorización • Físico. Desintegración mecánica de las rocas.
• Químico. Oxidación y disolución de los constituyentes minerales de las rocas.
• Biológico. Causado por efectos físicos y
químicos por organismos en las rocas.
Las raíces vegetales crecen entre las fracturas en busca de
nutrientes y agua, resquebrajando las rocas.
Los organismos de la descomposición producen ácidos que contribuyen al
intemperismo.
La meteorización mecánica rompe la roca en trozos más pequeños sin modificar su composición mineral.
La meteorización química altera el quimismo de una roca, transformándola en sustancias diferentes.
La meteorización es la respuesta de los materiales de la corteza terrestre a un ambiente cambiante.
Fragmentación por el hielo (gelifracción).
El agua líquida se expande alrededor de un 9% cuando se congela. Como consecuencia, ejerce una tremenda presión hacia fuera sobre las paredes del lugar donde se encuentra.
pedregal
Descompresión
Reducción de la presión cuando la roca de encima es erosionada.
Aunque muchas fracturas se crean por expansión, otras se producen por contracción durante la cristalización del magma, y otras son debidas a las fuerzas tectónicas (diaclasas). Permiten la penetración del agua hasta zonas profundas.
Expansión térmica
La dilatación y reducción repetida de minerales con índices de expansión diferentes deben ejercer cierta tensión sobre la capa externa de la roca.
Canto rodado en área desértica que muestra signos de fragmentación, posiblemente causada por cambios de temperatura.
Carga de fondo
El clasto de tamaño máximo que una corriente puede mover está determinado por la velocidad del agua.
Cantos rodados
Acantilado socavado por la erosión del oleaje.
A. La mayor parte del tiempo, los cauces de las corrientes de agua en los desiertos están secos. B. Corriente efímera poco después de una lluvia densa. Aunque estas inundaciones son breves, producen grandes cantidades de erosión.
A B
Erosión eólica
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transportación
depositación
erosión
intemperismo
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La meteorización es favorecida por un relieve plano; se correlaciona con una tasa de erosión lenta. Independiente de la altitud.
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meteorización mecánica
2
1 0.5
La ruptura de una roca en trozos más pequeños aumenta el área superficial disponible para el ataque químico.
4 unidades cuadradas x 6 lados x 1 cubo = 24 unidades cuadradas
1 unidades cuadradas x 6 lados x 8 cubos = 48 unidades cuadradas
0.25 unidades cuadradas x 6 lados x 64 cubos = 96 unidades cuadradas
Intemperismo
(formación de sedimentos)
Erosión Transportación
Depositación
Levantamiento
Litificación
Rocas Sedimentarias
Consiste de las fases de intemperismo, transporte, depositación, litificación, levantamiento e intemperismo nuevamente .
Ciclo sedimentario
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transportación
depositación
erosión
intemperismo
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El intemperismo necesita de tiempo para que sus efectos se aprecien en las rocas. En relieves montañosos, la erosión ocurre tan rápido que no se notan los efectos del intemperismo.
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Competencia de los medios de transporte para manejar y segregar los productos del intemperismo:
La gravedad y el hielo son competentes para transportar todos los productos del intemperismo (solutos y residuales), pero ineficientes para separarlos. Sus depósitos de guijas y gravas son pobremente clasificados.
El agua es un agente muy eficiente para acarrear materiales en solución, pero menos eficiente para transportar sedimentos residuales. Rara vez transportan cantos y gravas a grandes distancias. Las corrientes de agua separan a la arena de las gravas y a las arcillas de las arenas detríticas.
La acción del viento es el agente de transporte más selectivo. Sus velocidades rara vez acarrean partículas superiores a 0.35 mm de diámetro. Sus depósitos son arenas de tamaño mediano a fino.
Meteorización Química • Complejos procesos que descomponen los minerales formadores de las rocas.
• El agua es el agente más importante.
• Los productos resultantes son: solutos (metales alcalinos, Na, K; tierras raras, magnesio, calcio, estroncio) y residuales o insolubles (cuarzo, feldespato y mica).
• Principales procesos: disolución, oxidación e hidratación.
Los bloques de las más variadas medidas así como los derrubios más finos que rellenan las cavidades, están cubiertos de materiales arcillosos y por vegetación de musgos, líquenes y hierbas que frenan la evaporación. La alteración actúa sobre grandes superficies en contacto con el agua.
El agua como agente de alteración química
La distribución de la carga en una molécula de agua aislada no es uniforme. Su forma es disimétrica y actúa como un dipolo positivo en un extremo y negativo en el otro.
Disolución
Uno de los minerales más hidrosolubles es la halita. A. Los iones de sodio y cloro son atacados por las moléculas polares de agua. B. Una vez eliminado, esos iones son rodeados y mantenidos por una serie de moléculas de agua.
La presencia de ácido carbónico (H2CO3) aumenta la acidez de solución de
meteorización. H2O + CO2 = H2CO3 = H+ + HCO3
El pH es elevado por ácidos húmicos producidos por los procesos biológicos
en el suelo.
Comúnmente el agua subterránea se haya acidificada
por el ácido carbónico atmosférico.
Oxidación
El proceso de oxidación se produce cuando el oxígeno se combina con el hierro para formar óxido férrico: 4Fe + 3O2 = 2Fe2O3 (hematita).
Hidrólisis
Alteración efectuada a nivel del mineral, en el contacto agua-cristal.
La hidrólisis conduce a la formación de un nuevo medio de génesis minerales regido por las reglas de las asociaciones iónicas (potencial de óxido-reducción y pH).
El granito se compone fundamentalmente de cuarzo y feldespato potásico. El producto más abundante de la hidrólisis del feldespato potásico es la caolinita, estable a las condiciones superficiales.
kaolín
Silicatos comunes
Silicatos ferromagnesianos
Silicatos no ferromagnesianos
Los granitos y rocas asociadas (granitoides y gneises) cubren 1/5 parte de las tierras emergidas. Su facies de alteración varía según el clima:
Alteración de las rocas; un ejemplo el granito
1. La arenación, que es un modo de alteración del granito en zonas templadas.
2. Alteración laterítica
Bajo clima tropical la lixiviación elimina los materiales solubles como la calcita y mucha sílice, lo que se traduce en la concentración de los óxidos de hierro y aluminio en el suelo. Las lateritas prácticamente no contienen humus.
Corte de un suelo tropical bajo una cobertera densa vegetal mostrando la alteración laterítica.
El orden en el cual los silicatos se descomponen es básicamente el mismo que el orden de su cristalización.
(augita)
(hornblenda)
(anortita)
(albita)
(ortoclasa)
Ca
Na
K
Si
Fe
Al
2 KSi3AlO8 + 11 H2O → Si2O5 Al2(OH)4 + 4 Si(OH)4 + 2 K+ +2 OH- kaolín
Destrucción de la estructura cristalina
La roca es un conjunto homogéneo cuando cada fase cristalina está sana. Después de una alteración como la definida para la ortoclasa, la roca pierde su
homogeneidad.
ortoclasa
Productos de la meteorización de algunos de los silicatos más comunes
Mineral Producto residual
Material soluble
Cuarzo Granos de cuarzo
Sílice
Feldespato Minerales arcillosos (kaolín,
sericitas e illitas)
Sílice K+, Na+, Ca2+
Anfíbol (Hornblenda) Minerales arcillosos (clorita)
Limonita Hematita
Sílice Ca2+, Mg2+
Olivino Limonita Hematita
(clorita)
Sílice Mg2+
INCREMENTO DE INTEMPERISMO
MINERALOGÍA TIPO
ROCA
Laterita
Arcilla China
Bauxita
Sílice Óxidos de
hierro Kaolín Alúmina
hidratada
Composición de los depósitos residuales formados por meteorización química intensa.
La hidrólisis de tales cationes provoca así la concentración, por precipitación, de hidróxidos, llamados yacimientos minerales residuales (minerales de hierro y aluminio).
Alteración causada por la meteorización química
Meteorización esferoidal. Se produce a medida que los minerales de la roca se intemperizan a arcilla, su tamaño aumenta mediante la adición de agua a su estructura, ejerciendo fuerza hacia el exterior que induce el debilitamiento y desprendimiento de las capas concéntricas de la roca.
Velocidades de meteorización
El examen de las lápidas revela la velocidad de meteorización química en diversos tipos de roca. La lápida de granito (izquierda) se colocó unos pocos años después de la de mármol (derecha). La fecha de inscripción de 1885 en el mármol es casi ilegible.
Actividad biológica
Las raíces vegetales crecen entre las fracturas en busca de nutrientes y agua. Los animales excavadores descomponen la roca y producen ácidos. El efecto de los humanos también lleva a cabo meteorización.
SUELO
Producto de la meteorización biológica.
Parte del perfil de la meteorización en la cual dominan los procesos biológicos.
Es dudosa la existencia de suelos anteriores a la colonización de las plantas durante el Devónico.
Suelo Pérmico
Cubre la mayor parte de la superficie terrestre.
“Puente entre la vida y el mundo inanimado”
Una vez que la meteorización y otros procesos forman el suelo, las plantas asimilan los elementos necesarios y los hacen disponibles a los animales.
La Tierra como un sistema
INTERFASE
El suelo es una mezcla de roca desintegrada y descompuesta (materia mineral), humus (materia orgánica descompuesta, principalmente vegetal), aire y agua.
¿Qué es el suelo?
5 % materia orgánica
Composición volumétrica de un suelo en buen estado para el crecimiento vegetal.
poros
Factores en la formación del suelo
La formación de los suelos es el resultado de la interacción del clima y la materia viva sobre los materiales parentales ( rocas o fracciones de roca) en un relieve dado y en un período de tiempo.
Cinco factores externos proporcionan los reactivos y energía para impulsar los procesos edafogénicos en el suelo. Estos factores son el clima, organismos, relieve, material parental y el tiempo.
http://cruzadabosquesagua.semarnat.gob.mx/factores_suelo.html
Buol S. W. et al Soil Genesis and classification (2003) EUA-Loma State press Pag.11-13
La roca madre de los suelos residuales es el material parental subyacente, los suelos transportados se forman en los depósitos no consolidados.
El terreno óptimo para el desarrollo de un suelo es una superficie plana o ligeramente ondulada en tierras altas.
Suelo, regolita y afloramientos de la roca madre en una colina.
Los aluviones se depositan en el suelo de un valle adyacente.
Bajo condiciones normales, un suelo puede formarse completamente en unos 200 años. Existen factores que retardan el desarrollo del suelo: 1.- Baja precipitación (poco intemperismo y poco lavado): 2.- Baja humedad relativa ( escaso desarrollo de algas, hongos y líquenes); 3.- Contenidos elevados de Carbonatos de Calcio y Sodio en la roca madre; 4.- Suelos ricos en arenas cuarzosas con poca arcilla; 5.- Alto porcentaje de arcilla (aireación pobre, movimiento lento del agua); 6.- Materiales parentales resistentes, como el granito (poco intemperismo); 7.- Pendientes muy fuertes; 8.- Nivel del agua muy elevado; 9.- Temperaturas bajas; 10.- Constante acumulación de materiales del suelo por depositación; 11.- Severa erosión eólica o hídrica; 12.- Mezclas por animales y por el hombre (labranzas).
Perfil del suelo
Perfil de un suelo en sección vertical desde la superficie hacia el material parental en sentido descendente.
Las variaciones verticales en composición, textura y color se denominan horizontes.
Los suelos muestran normalmente diversos horizontes o perfiles que son diversas capas horizontales separadas entre si mediante diferencias en su composiciones físicas y químicas , contenido orgánico, estructura o una combinación de todas estas.²
2 Strahler N. Arthur y Strtahler H. Alan Geografía Física (2005) Madrid-Omega pág. 380
Horizontes o Perfiles del Suelo
http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/3ESO/Agentes_1/contenidos4.htm
A. Horizonte A o eluvial. Consiste de capas minerales de máxima acumulación de materia orgánica, o de capas de las cuales se han perdido minerales arcillosos, hierro y aluminio, o ambos B. Horizonte B o iluvial. Yace debajo del A. Consiste de material, intemperizado con una acumulación de arcilla, hierro o aluminio; o con una estructura más o menos en bloques o prismática, o ambas. Generalmente su coloración es más intensa que la del horizonte superior inferior. C. Horizonte C, es la capa de roca matriz intemperizada y no consolidada. Además, la letra D se usa para designar cualquier estrato debajo del suelo, como roca viva, arena o arcilla, que no sea materia edafógena, pero el cual puede ejercer alguna influencia sobre el suelo superior.
La erosión del suelo forma parte del reciclado constante de los materiales de la Tierra.
La velocidad de erosión varía de un lugar a otro y depende de las características del suelo, así como de factores como el clima, la pendiente y el tipo de vegetación.