El origen de los suelos

Origen de los suelos
Definición:
El suelo es algo más que un agregado de partículas orgánicas e inorgánicas, sin
organización: es un conjunto con organización definida y propiedades que varían
"vectorialmente". En la dirección vertical generalmente sus propiedades cambian
mucho más rápidamente que en la horizontal: el suelo tiene un perfil.
Para el agrónomo, los suelos son la parte superficial de la corteza capaz de sustentar
vida vegetal. El apreciará el hecho de que el cultivo a que está destinada la capa
superficial no es el más adecuado de acuerdo a la naturaleza de las sustancias
químicas presentes.
Para el geólogo es todo material intemperizado en el lugar en que ahora se encuentra
y con contenido de materia orgánica cerca de la superficie (no toma en cuenta los
materiales transportados no intemperizados posteriormente a su transporte).
Para Juárez Badillo y Rico Rodríguez, por suelo se entiende todo tipo de material
terroso, desde un relleno de desperdicio, hasta areniscas parcialmente cementadas o
lutitas suaves (se excluyen las rocas sanas, ígneas o metamórficas y los depósitos
sedimentarios altamente cementados, que no se ablanden o desintegren rápidamente
por acción de la intemperie).
Para la Dirección de Vialidad de la Provincia de Buenos Aires, " suelo es el material
de la superficie terrestre cuyo origen ha sido la transformación de rocas por procesos
físicos, químicos y biológicos, que puede contener materia orgánica proveniente de la
degradación química y microbiológica de restos vegetales y de organismos animales."
Fases constituyentes del suelo:
consideramos al suelo un sistema disperso, constituido por las tres fases:
la fase sólida, formada por las partículas del suelo en sí;
la fase líquida, el agua, que puede estar contenida en los poros o en la superficie de las
partículas;
y la fase gaseosa, o sea el aire, que también puede encontrarse en los poros interiores
(no comunicados con el exterior) de las partículas.
La actuación de estas fases formando sistemas: sólido-líquido-aire; sólido-líquido;
sólido-aire, confieren al conjunto “suelo” sus distintas propiedades.
El agua contenida juega un papel tan fundamental en el comportaxniento
mecánico del suelo, que debe considerarse como parte integral del mismo.
En la fig. n° 1 vemos partículas de suelo con poros comunicados y no comunicados con
el exterior, envueltas en agua, retenida por fuerzas de diversa intensidad. El agua
tiende a adoptar la forma de la partícula que envuelve, o bien la forma esférica. Los
espacios que dejan libres el suelo y el agua son ocupados por aire.
Figura n° 1
En fig. n° 2 tenemos las fases sólidas y gaseosa: los fenómenos de atracción y
retención mutua entre partículas debidos al agua no tienen lugar. Un ejemplo es el
polvo suelto, es decir, aglomeraciones de partículas sueltas y secas. La estabilidad del
conjunto es prácticamente nula.
Figura n° 2
En la fig. n° 3 tenemos el sistema sólido-agua, con predominio del agua.
En la condición de las partículas envueltas por capas sucesivas de agua, no existe la
atracción presente en la primera figura: el sistema fluye, pues la dispersión es muy
grande y nos hallamos muy cerca del estado líquido.
Figura n° 3
Alterabilidad de las rocas por agentes naturales, minerales primarios y secundarios:
la corteza terrestre es atacada principalmente por el aire y por el agua. En última
instancia, todos los mecanismos de ataque se reducen a la desintegración mecánica y
a la descomposición química.
Desintegración mecánica: es la intemperización de las rocas por agentes físicos,
tales como cambios periódicos de temperatura, acción de la congelación del agua en
las juntas y grietas de las rocas, efectos de organismos, plantas, etc. Por estos
fenómenos las rocas llegan a formar arenas o, cuando mucho, limos y sólo en casos
especiales arcillas.
Descomposición química: es la acción de agentes que atacan las rocas modificando
su constitución mineralógica o química. El principal agente es, naturalmente, el agua y
los mecanismos de ataque predominantes son la oxidación, la hidratación y la
carbonatación -no deben olvidarse los efectos químicos de la vegetación. Usualmente
el producto final de estos mecanismos es la arcilla.
Estos efectos son acentuados por los cambios de temperatura: es frecuente encontrar
formaciones arcillosas en zonas húmedas y cálidas, siendo típicas de zonas más frías
formaciones arenosas o limosas, más gruesas.
En los desiertos cálidos, por falta de agua los fenómenos de descomposición no tienen
lugar, y predomina la arena. Los mecanismos de ataque determinantes son los efectos
de los ciclos de tensiones y compresiones sobre las rocas debidos a las variaciones
térmicas extremas.
De todos modos, la naturaleza es mucho más compleja. Por ejemplo, en países fríos o
secos pueden existir formaciones arcillosas por el aporte de corrientes de agua.
Las rocas que componen la corteza terrestre (parte superior o superficial de los 15 km
de espesor calculados por Clarke),se dividen en dos clases pricipales, atendiendo a su
origen, a saber: IGNEAS o ERUPTIVAS y SEDIMENTARIAS, hallándose las primeras
en proporción aproximada al 25 % y las segundas en un 75 %.
Las rocas IGNEAS son generadas por el enfriamiento más o menos lento del magma
interior en estado de fusión y en general no han sufrido cambios en su composición y
estructura original dependiendo esta última de la velocidad de enfriamiento con que se
formaron. Los tipos principales son: el GRANITO, con estructura de granos gruesos,
formada en un enfriamiento lento, que ha permitido la cristalización separada de los
minerales constitutivos (variedades principales: diorita y sienita); los pórfidos, con
estructura de granos finos y algunos cristales mayores, productos de un enfriamiento
del magma más rápido que el caso anterior. Por último, los BASALTOS, de estructura
densa, grano fino y cristales pequeños de tamaño uniforme, cuyo proceso de formación
implica un enfriamiento aún más rápido del magma interior.
De las rocas SEDIMENTARIAS, presentes en proporción de 75% en la corteza
terrestre, diremos que se forman por la disgregación de las rocas ígneas y posterior
cementación de los fragmentos.
A continuación, el proceso de descomposición de una roca como el Granito,por
meteorización, es decir la acción combinada de los agentes climatéricos. El proceso se
presenta en el cuadro siguiente.
Figura n° 4
Las distintas variedades del granito, la roca más abundante en la corteza terrestre, se
hallan formadas por proporciones variables de tres minerales:
a) el CUARZO, que es anhídrido silícico (Si02);
b) el grupo de los FELDESPATOS, en esencia silicatos dobles de aluminio y otro metal,
que puede ser potasio (ortoclasa), sodio (albita) o bien calcio (anortita) o una
combinación sódico-potásica (andesita).
Por la facilidad con que son atacados por los agentes atmosféricos o climatológicos, y
su consecuente rápida descomposición, los FELDESPATOS juegan el papel más
importante en la génesis de los suelos.
c) el grupo de las MICAS, silicatos dobles de aluminio y de potasio a veces con algo de
hierro en forma de óxido ferroso. Hay dos variedades: la MICA BLANCA (MUSCOVITA)
y la MiCA NEGRA (BIOTITA), en la cual el potasio está reemplazado parcialmente por
el magnesio. La mica tiene forma esencialmente laminar y es resistente al ataque de
los agentes químicos.
El agua cargada de anhídrido carbónico, por marcado aumento de la solubilidad de los
minerales, ataca a estos dos grupos (feldespatos y micas) en forma individual o
simultáneamente, dando origen por disolución e hidratación al CAOLIN que luego, con
el agregado de diversas impurezas, da origen a las ARCILLAS.
Por el mismo tipo de ataque de agua y anhidrido carbónico se generan los carbonatos,
que son transportados por las corrientes de agua hacia el mar donde los
microrganismos toman y asimilan la parte calcárea para formar sus caparazones y
esqueletos, que luego de muertos se depositan formando las CONCHILLAS y
CONGLOMERADOS, cuyo tipo más común y representativo es el CONGLOMERADO
CALCAREO, en cuya densa cementación quedan aprisionadas caparazones de
pequeños moluscos y cantos rodados de reducido diámetro.
Esta acción erosiva, que podemos denominar "química" comprende otros procesos
como la OXIDACION (cuando están presentes los minerales ferrosos).
El CUARZO no se descompone químicamente, al no ser atacable por el agua, ni
siquiera teniendo ésta en disolución anhidrido carbónico.
Sí sufre la erosión mecánica: las grandes variaciones de temperatura provocan la
subdivisión de la roca en trozos que conservan las propiedades originales, a diferencia
de la desintegración química que da nuevos productos.
En los climas secos y especialmente en las zonas áridas, desérticas, las variaciones de
la temperatura entre el día y la noche desarrollan fuerzas capaces de fracturar grandes
rocas y reducirlas paulatinamente a fragmentos cada vez más pequeños que luego por
transporte (viento/ arrastre de las aguas) van sufriendo un desgaste que pule sus
aristas y da origen a las ARENAS. Si en las grietas o en los poros de la roca se retiene
agua, el congelamiento es una fuerza aún mayor que la causada por los cambios de
temperatura, aumentando así la acción destructiva.
Las rocas que sufren este proceso en mayor grado son las cristalinas, que se
desintegran rápidamente.
Este es el proceso de formación de las arenas típicas de médanos: granos
redondeados por la acción mecánica, de gradación uniforme, y un resto de material fino
que se va depositando en los lugares donde la acción del viento es débil (depresiones
del terreno), dando origen a mantos de arenas finas, de limo (de granos más pequeños
aún) o de sedimentos típicos como el loess pampeano, que sufre ulteriormente un
proceso de cementación que le confiere estructura.
Otras mecanismos de erosión son los glaciares o simplemente el deshielo de los ríos y
arroyos que bajan de las montañas y que por gravedad arrastran fragmentos de roca,
que sufren un pulimento muy marcado de sus aristas, superior al proceso de
subdivisión, apareciendo así los grandes depósitos de cantos rodados y en el caso de
materiales de partículas más pequeñas, las arenas de río, cuya característica principal
es la esfericidad y uniformidad de los granos.
Las arenas cementadas con sustancias calcáreas, silíceas y a veces ferruginosas
forman las rocas llamadas areniscas. Cuando la sustancia cementante es de
naturaleza silícea, deriva en la formación de las rocas cuarcíticas.
Finalmente debemos mencionar la acción de organismos vegetales (la acción
solubilizante de las raíces de las plantas) y de animales inferiores (incorporación de
nitrógeno al suelo, de efecto desintegrador).
Así quedan los minerales divididos en fragmentos de variado tamaño: desde partículas
de varios centímetros de diámetro hasta las de tamaño coloidal, con formas que van de
la equidimensionalidad (las tres dimensiones sensiblemente iguales) hasta las agujas o
láminas variado espesor (micas).
IGNEAS O ERUPTIVAS.
Enfriamiento
rápido
del
magma fundido.
GRANITO (cuarzo, feldespato y
mica) formado por enfriamiento más
lento que permitio la cristalización
separada
de
los
minerales
constitutivos.
PORFIDOS:
estructura
de granos
Variedades: SIENITA
Y DIORITA.
finos y gruesos. Formados por
enfriamiento más rápido que el
granito.
BASALTOS: estructura densa de
granos
finos.
Producto
de
enfriamiento rápido.
METAMORFICAS
SEDIMENTARIAS.
Formadas por disgregación
de rocas ígneas
Los suelos deben, pues, su origen a una multiplicidad de causas. El resultado de ese
concurso de causas es una inmensa diversidad de tipos de suelo resultantes.
1) Suelos residuales y transportados
Los productos del ataque de los agentes de intemperismo pueden quedar en el lugar,
directamente sobre la roca de origen: suelos residuales.
Ahora bien, dichos productos pueden ser removidos del lugar de formación -por los
mismos agentes geológicos- y redepositados en otra zona. Así se generan suelos que
sobreyacen sobre otros estratos sin relación directa con ellos; a estos suelos se les
denomina transportados.
De los numerosos agentes de transporte, los principales son los glaciares, el viento, los
ríos y corrientes de agua superficial, los mares y las fuerzas de gravedad; estos
factores actúan a menudo en combinación.
La combinación del escurrimiento de aguas en las laderas de colinas y montes y de las
fuerzas del campo gravitacional, forma los depósitos de talud, en las faldas de las
elevaciones; estos depósitos suelen ser heterogéneos, sueltos y esencialmente
formados por materiales gruesos.
El escurrimiento de torrentes produce arrastre de materiales de gran tamaño (tanto
mayor cuanto mayores las velocidades del agua), depositados en forma graduada a lo
largo de su curso. Los materiales más finos se depositan en las zonas planas de los
valles.
Los ríos acarrean materiales de muy diversas graduaciones, depositándolos a lo largo
de su perfil, según la velocidad de su curso. Al disminuir ésta, se depositan los
materiales más gruesos. Las partículas más finas (limos y arcillas) corresponden a
depósitos próximos a la desembocadura.
I,os depósitos lacustre son generalmente de grano muy fino.
Los depósitos marinos (formados por el mar) suelen ser estratificados, evidenciando
muchas veces las características de las costas que los mares bañan.
Los depósitos glaciares están formados por suelos heterogéneos: desde grandes
bloques hasta materiales muy finamente granulados, debido a las grandes presiones
desarrolladas y al movimiento abrasivo de las masas de hielo.
Los vientos pueden arrastrar desde partículas de limo hasta arenas gruesas, a veces a
grandes distancias del lugar de origen.
El loess y los médanos deben su formación al arrastre del viento.
El loess puede definirse como un depósito eólico, constituido por una mezcla uniforme
de arenas finas cuarzosas, algo feldespáticas y limos, estructurado en forma abierta y
algo cohesiva. Esta cohesión suele atribuirse a la presencia de carbonatos de calcio
solubles; sin embargo, investigaciones recientes parecen indicar que tales carbonatos
están contenidos en grumos aislados, que no pueden proporcionar cementación a la
masa.
Los médanos son aglomeraciones de arena suelta, arrastrada por el viento a poca
altura y detenida por algún obstáculo natural de la superficie del terreno. Suelen estar
formados por arenas cuarzosas uniformes, con algo de mica.
En general, un suelo transportado queda descrito por un "perfil estratigráfico", que
resume la secuencia de colocación y el espesor de sus estratos.
En cuanto a los suelos residuales, existen dos conceptos importantes: el perfil de
meteorización y el conjunto de estructuras heredadas.
El primero es la secuencia de materiales con diferentes propiedades, que se ha
formado en el lugar donde se le encuentra y que sobreyace a la roca no meteorizada.
Puede variar considerablemente de un punto a otro, sobre todo por variaciones locales
en el tipo y estructura de la roca, topografía, condiciones de erosión, régimen de aguas
subterráneas y clima.
Las estructuras heredadas consisten en diaclasas, exfoliaciones, juntas, grietas, fallas
y otros defectos estructurales que muestra el suelo como herencia de la roca original.
Su influencia es tal que frecuentemente las propiedades mecánicas de una muestra
"intacta" del material no pueden considerarse en absoluto representativas de las
propiedades del conjunto.
Minerales constitutivos de los suelos
Un mineral es una sustancia inorgánica y natural, con una estructura interna
característica determinada por un cierto arreglo específico de sus átomos e iones. Su
composición química y sus propiedades físicas son fijas o varían dentro de límites
definidos.
Sus propiedades físicas más interesantes, desde el punto de vista de la identificación
son: el color, el lustre, la tonalidad de sus raspaduras, la forma de cristalización, la
dureza, la forma de su fractura y disposición de sus planos crucero; la tenacidad, la
capacidad para permitir el paso de ondas y radiaciones (o luz) y la densidad relativa.
La estructura atómico-molecular del mineral es el factor más importante que condiciona
sus propiedades físicas.
En los suelos formados por partículas gruesas los minerales predominantes son:
silicatos, principalmente feldespato (de potasio, sodio o calcio) , micas, olivino,
serpentina, etc.; óxidos, cuyos principales exponentes son el cuarzo (Si0 2), la limonita,
la magnetita y el corindón; carbonatos (particularmente la calcita y la dolomita) y
sulfatos (anhidrita y yeso, principalmente).
En los suelos gruesos el comportamiento mecánico e hidráulico está principalmente
condicionado por su compacidad y por la orientación de sus partículas: la constitución
mineralógica es de relativa importancia.
Minerales constitutivos de las arcillas
A partir de los numerosos minerales (principalmente silicatos) que se encuentran en las
rocas ígneas y metamórficas, los agentes de descomposición química producen
finalmente la arcilla.
Sus propiedades mineralógicas son de gran importancia en cuestiones de Ingeniería,
pues el comportamiento mecánico de las arcillas se ve decisivamente influido por su
estructura en general y constitución mineralógica en particular.
Las arcillas están constituidas básicamente por silicatos de aluminio hidratados (más,
en algunas ocasiones, silicatos de magnesio, hierro u otros metales, también
hidratado). Estos minerales tienen, casi siempre, una estructura cristalina definida,
cuyos átomos se disponen en láminas. Hay dos variedades de dichas láminas: la
silícica y la alumínica.
La primera está formada por un átomo de silicio, rodeado de cuatro de oxígeno,
disponiéndose el conjunto en forma de tetraedro (ver figura n°). Estos tetraedros se
agrupan en unidades hexagonales, siendo un átomo de oxígeno el nexo entre cada dos
tetraedros.
Las unidades hexagonales repitiéndose indefinidamente, constituyen una retícula
laminar.
Las láminas alumínicas están formadas por retículas de octaedros, dispuestos con un
átomo de aluminio al centro y seis de oxígeno alrededor (figura n° ). Nuevamente es el
oxígeno el nexo entre cada dos octaedros vecinos, para constituir la retícula.
De acuerdo con su estructura reticular, los minerales de arcilla se agrupan en tres
grandes grupos: caolinitas, montmorillonitas e ilitas.
Las caolinitas (Al203.2Si02.2H2O) están formadas por una lámina silícica y otra
alumínica, superpuestas indefinidamente. La unión entre todas las retículas es lo
suficientemente firme para impedir la penetración de moléculas de agua entre ellas
(adsorción) . En consecuencia, las arcillas caoliníticas son relativamente estables en
presencia del agua.
Las montmorillonitas [(OH)4.Si8Al4020.nH20] están formadas por una lámina alumínica
entre dos silícicas, superponiéndose indefinidamente. En este caso la unión entre las
retículas del mineral es débil: las moléculas de agua pueden introducirse en la
estructura con relativa facilidad, a causa de las fuerzas eléctricas generadas por su
naturaleza dipolar. Se produce así un incremento en el volumen de los cristales, lo que
se resulta, a nivel macrofísico, en una expansión. Las arcillas montmorilloníticas, en
especial en presencia de agua, presentan fuerte tendencia a la inestabilidad.
Las bentonitas son arcillas del grupo montmorillonítico, originadas por la
descomposición química de las cenizas volcánicas y presentan una marcada
expansividad. Estas arcillas aparecen, frecuentemente, en los trabajos de campo.
Las ilitas [(OH)4.Ky(Si8-y.Aly)(Al4.Fe4.Mg4.Mg6)O20] (y es en general igual a 1.5), de
estructuración análoga a la de las montmorillonitas, tienden a formar grumos de
materia, que reducen el área expuesta al agua por unidad de volumen. Por ello son
menos expansivas que las montmorillonitas y, en general, las arcillas ilîticas son más
confiables desde el punto de vista mecánico.
SUELOS
RESIDUALES.
SUBSTRATOS.
HORIZONTES:
CARACTERISTICAS. PERFILES GEOEDAFOLOGICOS.
DEFINICION
Y
ELUVIACION: es el traslado de un nivel a otro de los materiales disueltos, en estado
coloidal, o aún de dispersión, cuyo vehículo es el agua. En términos generales estos
movimientos son descendentes, como en el caso de la materia orgánica, pero en otros
son de naturaleza ascendente, debidos a causas tales como la sequedad de la
superficie. En estas circunstancias, en que el producto de la descomposición de la roca
madre se deposita sobre la misma en conjunto o bien con eliminación de algunas
sustancias originales constituyentes, se llaman a estos suelos así formados,
RESIDUALES, y SUBSTRATOS a los mantos que los contienen.
Las características químicas de las sustancias resultantes no se han modificado en su
esencia con respecto a la original. Caso típico sería un manto de grava o arena de
naturaleza granítica que se ha formado a expensas de una formación orogénica de
rocas graníticas y se ha depositado en las hondonadas o valles, como relleno de estos
desniveles, sin sufrir procesos de transporte por corrientes de agua o acción de los
vientos.
HORIZONTE: es la capa de suelo de características aproximadamente homogéneas,
originada por la desintegración y alteración de la roca por procesos físicos, químicos y
biológicos. Puede estar formada por aportes de rocas de distinta naturaleza, así como
de materiales transportados, que en algunas ocasiones pueden haber sufrido procesos
de cementación.
SUELO SEDIMENTARIO: aquel suelo residual transportado y depositado sobre la roca,
substrato u horizonte de diferente origen.
Como consecuencia de los procesos y movimientos enunciados se forman capas de
horizontes más o menos definidos, cuyo conjunto constituye lo que llamamos PERFIL
del suelo. Se suele llamar al perfil del suelo, también con las denominaciones"perfil del
subsuelo" o PERFIL GEOEDAFOLOGICO, lo cual involucra la idea de tratarse de las
capas superficiales de la corteza terrestre, en contraposición a la denominación “perfil
geológico", que implica profundidades considerables y otro enf oque del estudio.
El perfil "tipo" del suelo consta de los siguientes horizontes:
- el HORIZONTE A, o primer horizonte, superficial, llamado también eluvial, pues ha
sufrido proceso de eluviación. En idioma-inglés se denomina "topsoil", o sea "suelo de
arriba" o "superior".
Está constituido, en nuestro medio, por suelo limo-arcilloso, contiene generalmente
materia orgánica, "humus" y restos vegetales, razón que lo hace poco deseable para su
utilización en las construcciones viales. Su estructura es abierta, esponjosa,
características debidas a la acción de la materia orgánica y a la acción de las raíees de
los vegetales. El espesor del manto varía entre 0,20 y 0,70 m, correspondiendo los
mayores a los terrenos que han sido trabajados con cultivos intensivos. .
Sigue el HORIZONTE B, o segundo horizonte , de acumulación, donde se deposita el
material que ha sido arrastrado desde el horizonte superior.
El material constituyente es principalmente el suelo arcilloeo, como ya hemos visto, el
último y má.s disperso producto de la desintegración de la roca madre, por lo tanto
decimos que el segundo horizonte es iluvial. Su espesor es muy variable: puede no
existir en algunos perfiles, y puede constituir mantos de arcíllas de 1,50 a 3,00 m. , en
zonas donde el concurso constante de suspensiones coloidales ha encontrado por
diversas razones lugar apropiado para depositarse ( zonas bajas, bañados, zonas
pantanosas).
Seguidamente encontramos el HORIZONTE C o tercer horizonte, en algunos casos
constituído por el material que dió origen a los dos anteriores,y que llamamos por esa
razón ROCA MADRE, y a veces constituído en esencia por un depósito de materiales
proveni.entes de ambos orígenes: roca madre transformada, por una parte, y productos
de la levigación de los horizontes superiores por otra, conjunto que en total presenta
frecuente cemen tación entre sus partículas.
El tercer horizonte típico de la provincia de Buenos Ai-res, que se encuentra en vastas
zonas, está formado por suelos -limo-arenosos, limo-arcillosos, o arcillo-arenosos, con
predominio de la fracción fina, incluyendo en muchoe casos -concreciones calcáreas de
relativa dureza y estructura porosa, con altos contenidos de carbonatos de calcio, que
les conf ieren poder variable de cementación. Cuando eeta cementación es marcada y
continua a través del manto, substrato u horizonte, da origen a una estructura integral
rígida y porosa -en distinto grado-, -llamada TOSCA, material abundante en nuestro
medio y de mucha aplicación a las construcciones viales.
En general el paso de un horizonte a otro no está netamente definido siendo necesaria
la experiencia del observador para una correcta delimitación.
Cuando se presentan dudas, recurrimos a la comparaciónde la textura, estructura,
plasticidad, color, olor y todos los otros caracteres diferenciales.
Loess: producto del transporte eólico de suelo arcilloso y arenas finas calcáreas.
Este sedimento, de particular importancia, presenta una estructura migajosa, formada
por acumulación irregular de granos de la naturaleza mencionada, de diversos
diámetros y agrupados en distintos grados de cementación. El conjunto de la masa es
porosa y la cementación no es acentuada, pero sí suf iciente como para sostener
taludes verticales de varios metros, tal como se advierte en el corte de los mantos de
loess y explotación de ba.rrancas a cielo abierto.
Los terrones se trituran con relativa facilidad al humedecerlos, y rápidamente al
sumergirlos en agua, debido a la existencia de poros y diminutos canalículos que se
atribuyen en casos a la acción de raíees vegetales. A diferencia de las toscas, otro
sedimento producto de la cementación ( más acentuada), en el loess no aparecen los
carbonatos de calcio.
Estos suelos calcáreos y particularmente la tosca, son considerados como un producto
de la descalcificación del loess, cuyas sustancias calcáreas fueron arrastradas por el
agua hasta hallar una capa inferior impermeable (arcillas), que ayudan con su
descomposición y actividad variada a la precipitación de estas sustancias y a la
floculación (= la aglomeración en presencia de un electrolito) de esas partículas, dando
lugar a la formación de esa estructura característica integral y rígida.
La dureza del sedimento tosca favorece su utilización como agregado, previos
trituracíón, selección y gradación granulométrica.
CONGLOMERADO CALCAREO: es el suelo formado por un depósito de restos de
conchillas y organismos inferiores marinos, unidos a cantos rodados y arenas,
conglomerados con bastante consistencia por un material cementante -que no es
modificado ni alterado por el agua.
Mantos y "bancos" de conchillas: depósitos de caparazones y restos de molùscos
fluviales, material que tiene alguna aplicación para su mezcla con suelos pero de baja
fricción por la forma de sus partículas y lascuales unen a este inconveniente su natural
fragïlidad.
GRANITO DESINTEGRADO ó ROCA EN DESCOMPOSICION: (zonas de Tandil,
Sierra de la Ventana, Tornquist, etc.) con la apariencia exterior de roca fìrme, se
desgrana fácilmente en fragmentos de variado tamaño y consistencia, causa que
impone grandes limitaciones a su empleo, ya que no permite mantener una gradación
granulométrica en la producción para utilizarle en la obra vial. Por otra parte, hay
experiencia de que algunos de estos materiales, al desintegrarse dan fracciones finas
de alta plasticidad, factor que de no preverse puede acarrear gra.ndes inconvenientes.
El material granito desintegrado tiene colores variados, gris, grisáceo, rojizo (con óxido
de hierro), amarillentos, etc. y aparecen siempre en la superficie de estas zonas de
materiales pétreos, atribuyéndose a la meteorización la causa prin cipal de su
descomposición.
FASE SOLIDA. CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES ESPECIFICAS DE ARENAS
LIMOS Y ARCILLAS; MATERIA ORGANICA.
Teniendo en cuenta el tamaño de las partículas constituyentes del suelo - desde varios
centímetros de diámetro hasta fracciones de micrón -, y la variedad de sus formas,
establecemos una primera idea de la división en dos grupos fundamentales, de
características bien definidas:
el primero de ellos formado por las GRAVAS y las ARENAS, producto de la erosión
principalmente mecánica de las rocas de origen, cuyas partículas conservan las
propiedades de las mismas, aún en sus tamaños más reducidos, y que tienen poder
friccional en mayor o menor grado, es decir que por trabazón de las partículas debida a
su forma, presentan resistencia, al deslizamiento que pudiera producir un esfuerzo
aplicado al conjunto.
El otro grupo, cuyas partículas son de tamaño menor -del orden de micrones o
fracción de micrones, provenientes de las erosiones mecánica y química combinadas
(meteorización), en especial de la química, con propiedades friccionales escasas o
nulas, pero con manifiesto predominio del fenómeno dé cohesión en presencia de
agua, está formado por las ARCILLAS.
Las gravas y las arenas no presentan muchas variedades (haciendo abstracción de su
granulometría, es decir distribución de partículas de diferente tamaño e igual naturaleza
en un agregado de suelo).
Las rocas que sufren procesos de erosión continuos toman el nombre de "piedra
bocha" o "canto rodado" o bien"morena" (en este último caso debido a la erosión
glaciaria). La forma de las mismas es aproximadamente esférica u ovoide, y las aristas
están muy suavizadas. En general se hallan en depósitos a larga distancia del lugar de
formación.
En contraposición, existen depósitos de grava natural al pie de formaciones orogénicas,
a veces sepultados por mantos de suelos sedimentarios finos, cuyas partículas
conservan aristas vivas y angulosas.
Sin haber un acuerdo unánime, podemos decir que las partículas constituyentes del
material GBAVA tienen diámetros que oscilan entre 60 mm. y 2 mm.
En orden decreciente de tamaño de partículas, están las ARENAS, de similar génesis
que las gravas. Los tipos principales son:
ARENAS DE RIO: de naturaleza silícea, granos redondeados por la erosión por
arrastre por las aguas. Poca fricción.
ARENAS DE LOS DEPOSITOS MONTAÑOSOS: origen granítico o -cuarcítico, granos
de bordes angulosos y mayor fricción que las anteriores.
ARENAS DE MEDANOS: comunes y abundantes en el litoral atlántico argentino,
formadas por procesos de transporte y acumulación eólica; granos redondeados,
pequeños, graduación uniforme, muy baja fricción.
ARENAS MARINAS: con predominio de restos de conchillas y caparazones y
esqueletos de animales inferiores de naturaleza calcárea; baja fricción.
ARENAS CALCAREAS: sedimento predominante en mantos poco profundos, con
mayor o menor grado de cementación entre sus gramos. Material valioso en las
construcciones viales.
La fracción ARENA puede ubicarse en el intervalo 2mm-0.074mm (74 micrones).
Podemos distinguir los siguientes límites:
Arena
Gruesa
Mediana
Fina
Pasa tamiz
2 mm (n° 10)
0.42 mm (n° 40)
0.147 mm (n° 100)
Retiene tamiz
0.42 mm (n° 40)
0.147 mm (n° 100)
0.074 mm (n° 200)
Falta mencionar las arenas de trituración. Los procesos en las plantas trituradoras
(cribado, lavados) permiten obtener un material de muy buenas aptitudes, con aristas
vivas.
Desde el punto de vista vial, la presencia del material granular de las fracciones grava y
arena garantiza un buen comportamiento estructural.
Veamos ahora las ARCILLAS. La FRACCION ARCILLA es la más fina del suelo, y
como valor indicativo podemos fijar como límite superior a 0,002 mm.
La cualidad distintivo de la arcilla es su elevada actividad superficial (resultante de su
superficie específica y de su energía específica).
La superficie específica es el cociente entre el área lateral y el volumen.
La energía específica depende de la estructura cristalina. En presencia de agua,
surgen fuerzas debidas a la orientación de los dipolos del agua, que forman puentes de
unión entre las partículas, fenómenos que no existen en las arenas.
Podemos distinguir dos grupos principales, tal oomo lo hacen los mireralogistas,
basándonos en la relación entre anhidrido sílíceo sobre dióxido de aluminio presente en
su composición química.
En el primer grupo tenemos a las ARCILLAS CAOLINITICAS, cuyo representante
típico, el CAOLIN, es la arcilla más pura, de aplicaciones en la industria de la ocrámica.
Su naturaleza cristalina impide que se disperse con facilidad. El cociente mencionado
oscila entre 2 y 3. El ejemplo más común es la ILLITA.
Para el otro grupo la relación oscila entre 3 y 5: tienen mayor hidratación, son
fácilmente dispersables y con mucha mayor plasticidad que la caolinita:
MONTMORILLONITA y BENTONITA . Esta última ea una arcilla sódica de relación 7,
de propiedades altamente coloidales.
Capacidad de imbibición de las arcillas: capacidad para absorber grandes volúmenes
de agua, superiores en mncho al volumen propio de la partícula.
Resumiendo: hay dos grandes grupos:
1) gravas y arenas, que constituyen los SUELOS GRANULARES, en los que las
propiedades de volumen prevalecen sobre las de superficie (superf icie específ ica
pequeña y con buena fricción);
2) arcillas o SUELOS COHESIVOS. Predominan los fenómenos de superficie sobre los
de volumen (superf icie específìca muy grande) y que por su alto grado de división,
podemos llamar también suelos finos, prácticamente sin fricción.
El panorama se completa con los limos, cuyas características rozan a los dos grupos
ya mencionados: los limos.
El limo es producto de la erosión -principalmente mecánica- de la roca madre y
posteriores prcesos de degradación por arrastre en corrientes de agua y por el viento.
Su diámetro equivalente puede ubicarse en el intervalo 0,050/0.060 mm -0,005/0,002
mm.
Los limos están en el umbral de la fracción arcilla, pero con características de
naturaleza cristalina similares a las de fracción arena, con poca frieción y muy poca
cohesión (sólo desarrolla la cohesión de tipo "capilar", no mnafiestándose la cohesión
debida a las uniones de naturaleza electrostática).
La FRACCION ZIMO puede llenar los vacíos de una estructura granular, resultando en
una graduación que permite una densificación beneficiosa para resistir las
deformaciones.
En algunos casos (partículas laminares de los limos micáceos) el limo es perjudicial por
su gran capacidad de capacidad de imbibición y, consecuentemente, potencia
expansividad.
En estado seco, el limo es un polvo fino y .suelto, o forma terrones que se desmenuzan
fácilmente.
Los limos inorgánicos se caracterizan por su baja plasticidad; los limos orgánicos, que
incluyen fragmentos de materia orgánica finamente dividida, se caracterizan por su
capacidad de imbibición, resultando en altas elasticidad y compresibilidad.
El tamizado rutinario, que emplea como tamiz de menor abertura el n° 200 (74
micrones), no permite separar las partículas de limo de las de arcilla (ambos suelos no
son retenidos en dicho tamiz).
Es necesario complementar el análisis granulométrico con la determinación de la
velocidad de sedimentación (hidrometría), mucho mayor para limos que para arcillas.
Una forma indirecta es determinar la plasticidad ( mayor en las arcillas que en los
limos).
Salvo raras excepciones, los suelos no se hallan compuestos por partículas de un
único tipo: se hallan presentes las fracciones arena, limo o arcilla en distintos
porcentajes, denominándose de una u otra forma según la fracción predominante.
Tenemos, entonces, suelos areno-arcillosos; arcillo-limosos; limo-arenosos; limoarcillosos; areno-limosos, etc.
El Bureau of Public Roads de E.E.U.U. (BPR) tiene un diagrama (llamado triángulo de
textura), en forma de triángulo equilátero, en cada uno de cuyos lados se representa la
fracción arena, limo y arcilla.
El término "loam" carece de una traducción neta y definida, y podría interpretarse como
una "buena mezcla de suelos".
El "loam" a secas es una mezcla de 30 a 50% de limo, de 50 a 80% de arena y hasta
un 20% de arcilla: una mezcla friccional por la presencia de arena, sus vacíos
ocupados con limo, y la arcilla, de presencia limitada, actuará como el ligante del
conjunto.
Ya hemos dicho que la fase sólida está formada por materia inorgánica (cuyas distintas
variedades hemos visto) y, eventualmente, por materia orgánica.
Está última es incompatible con un suelo de calidad vial.
La materia orgánica tiene su origen en restos vegetales o de animales inferiores,
incorporados al suelo al morir, sufriendo posteriormente la descomposición por acción
química o bacteriológica en lapsos variables.
El aporte de origen animal es relativamente pequeño, al descomponerse con rapidez y
ser asimilado por los vegetales para su nutrición.
La fracción de origen vegetales es de importancia, y persiste su presencia por la alta
resistencia a la descomposición de algunos restos de plantas.
En condiciones normales, la materia orgánica tiende a concentrarse a en las capas
superfïciales del suelo hasta una profundidad que oscila entre 30 y 50 cm. En suelos de
tipo arenoso, de alta permeabilidad, pasa en disolución la materia orgánica hasta
profundidades mayores.
La composición de la materia orgánica depende de los vegetales que cubren la
superficie y del grado de descomposición alcanzada.
En algunos casos el material orgánico es fácilmente reconocible a simple vista; en otros
la descomposición ha avanzado y la estructura original de la planta ha desaparecido
totalmente, quedando un material oscuro y amorfo llamado "humus".
La materia orgánica de reciente descomposición consiste en macro-partículas
relativamente inertes desde el punto de vista físico y químico; el "humus" es de
naturaléza coloidal y de reacción ácida, tiene alta capacidad de intercambio de bases y
absorbe agua con mucha rapidez y grandes incrementos de volumen.
Desde el punto de vista vial, la materia orgánica es indeseable: tiene una estructura
abierta, esponjosa, y su comportamiento mecánico no es satisfactorio.
Los suelos con apreciables cantidades de materia orgánica son generalmente retirados
de las subrasantes, dentro de las posibilidades, tratando de mantenerlos en la
estructura caminera, cuando se incluyen, fuera de la zona del terraplén.
La presencia de materia orgánica en el suelo se evidencia en la típica coloración pardo
oscura casi negra, característica del manto de suelo superficial que llamamos "suelo
vegetal".
Nuestros sentidos permiten una primera aproximación a la caracterización de los
suelos.
Según la textura (la forma, tamaño y grado de uniformidad de las partículas del suelo),
podemos hablar de un suelo áspero, rugoso, arenoso, impalpable, etc.
En cuanto al color, debemos recordar que cambia según el contenido de humedad.
(incluir explicación de Hewitt).
(aquí incluir la definición de Juárez Badillo).
Al contenido de humedad del suelo está asociada una propiedad fundamental, la
plasticidad, que en principio definiremos como la capacidad de la pasta suelo-agua
pasa ser amasada, es decir, deformarse de manera per manente sin romperse, bajo la
acción de esfuerzos.
El concapto de plasticidad está íntimamente asociado a la existencia de la cohesión
entre partículas.
Si tomamos una porción de arena humedecida y tratamos de amasarla, veremos que
sólo es posible ejerciendo uria ligera presión, que al aumentar disgrega los granos de
arena, sientiendo al tacto la forma rugosa o redondeada de los mismos.
Si tomamos una porción de la pasta conformada por arcilla y agua, vemos que es
"trabajable", que se puede amasar entre losdedos y con más facilidad se realiza esta
operación cuanto más - tiempo tomemos para ella, que la pasta es dócil y pegajosa al
tacto y que, finalmente, cuando queremos quitar con agua esa pasta de los dedos,
ofrece resistencia al "despegue", tal como ocurre con las sustancias grasas o
jabonosas.
Si repetimos la misma operación con una pasta de limo-agua, veremos que se amasa
con menor esfuerzo, pero la pasta es fácilmente disgregable por presión de los dedos,
y cuando lavamos las manos es arrastrada por el agua, sin pegarse a la piel como en el
caso de la arcilla.
La arena seca se presenta en la naturaleza en estado suelto, mientras que el limo y la
arcilla forman terrones.
Los terrones de limo son fácilmente disgregables por ligera presión de los dedos: la
cohesión entre las partículas es débil, y cualquier plano de corte carece de brillo y
permite apreciar la estructura de pequeñísimos granos aglomerados débilmente. La
arcilla forma terrones que ofrecen gran resistencia en seco, imposibles de fracturar con
los dedos y que al ser cortados presentan un brillo característico en el plano de corte.
Sometido a la acción del agua, el limo se desmorona por rápida imbibición;
Sometida a la acción del agua, la arcilla se embebe por capas lentamente, llegando a la
disgregación después de un tiempo considerable.
En cuanto al olor, hay algunas características reconocibles al mojar las arcillas, y más
nótorias aún en los suelos que contienen materia orgánica. El olor seacentúa
sometiendo al suelo húmedo a la acción del calor.
Un camino de arena suelta no proporcionará apoyo adecuado, que mejorará algo con
el agregado de agua.
Algo similar ocurrirá si se trata de limo.
En el caso de un camino de arcilla, en condiciones secas, soportará el tránsito,
apareciendo en su superficie grandes grietas producto de la contracción volumétrica
experimentada. Al mojarse se hará primero resbaladizo y luego se deformará dejando
profundas huellas (de difícil nivelación cuando se secan). Por otra lado, la alta
impermeabilidad de la superficie permitirá la acumulación de agua en las zonas bajas.