La alteración de los materiales terrestres

15/09/2013
Meteorización y Rocas Sedimentarias
1.
Meteorización y Rocas sedimentarias: Conceptos básicos
2.
Meteorización Física (mecánica)
3.
Meteorización Química
4.
Meteorización biológica?
Meteorización y Rocas Sedimentarias
Actividad de Control I:
La alteración de los materiales terrestres
Págs. 26-27 Guía de la asignatura
5.
Productos de la Meteorización: Los Suelos
6.
Factores que controlan la meteorización
7.
Sedimentos y Rocas Sedimentarias
8.
Génesis de las Rocas Sedimentarias
9.
Clasificación de las Rocas Sedimentarias
1. Meteorización y Rocas Sedimentarias
Fecha de entrega: Martes 9/10/2012 al comienzo de la clase
Trabajo individual
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
METEORIZACIÓN
Conjunto de procesos físicos y químicos que alteran los materiales geológicos al estar
expuestos a la acción de la atmósfera y el agua para alcanzar un equilibrio con las
nuevas condiciones ambientales
1. Meteorización y Rocas Sedimentarias
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
• Todos los materiales geológicos, así como los elaborados por el
hombre (pavimentos, hormigones, morteros, etc.) se deterioran con el
paso del tiempo.
Descomposición de las rocas en superficie
Favorece los procesos de erosión
Mecánica
Química
Biológica
1
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1. Meteorización y Rocas Sedimentarias
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
• La Meteorización aporta materiales necesarios, tanto para los Suelos,
como para las Rocas Sedimentarias.
• Parte del material meteorizado (clastos) se acumula “insitu” y puede
formar un suelo
1. Meteorización y Rocas Sedimentarias
1. Meteorización y Rocas Sedimentarias
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
• Otra gran parte de los clastos son eliminados del área madre por
erosión, siendo transportados por diversos agentes geológicos y,
finalmente depositados como sedimentos, constituyentes básicos de
las rocas sedimentarias.
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
• Los Geólogos utilizan la textura y la composición mineralógica para
clasificar las rocas sedimentarias.
• Las rocas sedimentarias contienen huellas que nos indican como se
formaron.
• Otros componentes son los fósiles (restos preservados de organismos
del pasado), siendo muy abundantes en las rocas sedimentarias.
Meteorización y Rocas Sedimentarias
1.
Meteorización y Rocas sedimentarias: Conceptos básicos
2.
Meteorización Física (mecánica)
3.
Meteorización Química
4.
Meteorización biológica?
5.
Productos de la Meteorización: Los Suelos
6.
Factores que controlan la meteorización
7.
Sedimentos y Rocas Sedimentarias
8.
Génesis de las Rocas Sedimentarias
9.
Clasificación de las Rocas Sedimentarias
© 2005 Pearson Prentice Hall, Inc.
2
15/09/2013
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
2. Meteorización Física
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
2. Meteorización Física
METEORIZACIÓN FÍSICA
METEORIZACIÓN FÍSICA
Rotura y disgregación de las rocas por procesos físicos, que no afectan
a sus minerales constituyentes.
Rotura y disgregación de las rocas por procesos físicos, que no afectan
a sus minerales constituyentes
a) Dilatación por descarga
b) Dilatación diferencial
c) Gelifracción
a) Dilatación por descarga
Sierra de Gredos (Ávila)
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
2. Meteorización Física
San Lorenzo del Escorial (Madrid)
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
2. Meteorización Física
METEORIZACIÓN FÍSICA
METEORIZACIÓN FISICA
Rotura y disgregación de las rocas por procesos físicos, que no afectan
a sus minerales constituyentes
Rotura y disgregación de las rocas por procesos físicos, que no afectan
a sus minerales constituyentes
b) Dilatación diferencial
c) Gelifracción
Escasa importancia en los trópicos y allí
donde el agua está permanentemente
congelada
Termoclastia
Desintegración de un
canto por contraste térmico
Procesos de Gelifracción en la Sierra de Gredos (Avila)
3
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Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
2. Meteorización Física
Meteorización y Rocas Sedimentarias
METEORIZACIÓN FÍSICA
Rotura y disgregación de las rocas por procesos físicos, que no afectan
a sus minerales constituyentes
c) Gelifracción
Es un proceso muy efectivo debido al
aumento del volumen del agua (9%)
cuando se congela.
3. Meteorización química
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
METEORIZACIÓN QUÍMICA
Descomposición de las rocas por reacciones y cambios químicos que
afectan a sus minerales constituyentes
1.
Meteorización y Rocas sedimentarias: Conceptos básicos
2.
Meteorización Física (mecánica)
3.
Meteorización Química
4.
Meteorización biológica?
5.
Productos de la Meteorización: Los Suelos
6.
Factores que controlan la meteorización
7.
Sedimentos y Rocas Sedimentarias
8.
Génesis de las Rocas Sedimentarias
9.
Clasificación de las Rocas Sedimentarias
a) Carbonatación
Consiste en la formación de ácido carbónico a partir de H2O y
de CO2 atmosférico.
(a)
Cambio en la composición mineralógica de la roca ► Minerales
secundarios (neoformación)
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
3. Meteorización química
H2O + CO2
H2CO3
H++HCO3-
La carbonatación aumenta la efectividad de la hidrólisis
Actúa como principal mecanismo de disolución en rocas
carbonatadas.
Depende de la estructura cristalina y composición química ► grado de
solubilidad de los minerales
(b) CaCO3 + H2CO3
Calcita
Ca(HCO3) 2
Bicarbonato cálcico (soluble)
Agentes de alteración química: Oxígeno, ácidos y AGUA
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Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
3. Meteorización química
b) Disolución
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
3. Meteorización química
b) Disolución
Afecta a rocas y minerales con una elevada solubilidad en el
agua, tales como evaporitas (yeso) y sales (halita).
Afecta a rocas y minerales con una elevada solubilidad en el
agua, tales como evaporitas (yeso) y sales (halita).
También afecta a rocas carbonatadas ►disolución precedida
de la formación de Ca(HCO3)2 a partir de una carbonatación
previa.
CaCO3 + H2CO3
Calcita
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
3. Meteorización química
c) Hidrólisis
Bicarbonato cálcico
Ca2+ + 2CO2 + 2H2O
iones en solución
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
3. Meteorización química
d) Hidratación
Consiste en la disociación de las moléculas de agua en iones
Hidrogeno (H+) e Hidróxilos (OH-).
H2 O
Agua
H+ +
Hidrógeno
OHHidróxilo
Los H+ sustituyen cationes de minerales primarios, cambiando su
composición química y liberando sustancias en solución.
2KAlSi3O8 +(H++OH- )+2(H++HCO3-)
Ortosa
Ca(HCO3)2
+ ácido carbónico
agua
ácido carbónico
Al2Si2O5(OH)4+ 2K++2HCO3-+ 4SiO2
Caolinita
Pérdida o ganancia de H2O en la estructura cristalina de los minerales.
Es una reacción química reversible, muy frecuente en evaporitas y
minerales arcillosos (arcillas expansivas).
2(H2O) + CaSO4
Anhidrita
(CaSO4 + 2(H2O))
Yeso
(CaSO4 + 2(H2O))
Yeso
2(H2O) + CaSO4
Anhidrita
bicarbonato
sílice
Hidrólisis
Feldespato K (Ortosa)
Caolinita
Es el mecanismo más importante de meteorización química.
Yeso
Anhidrita
5
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Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
3. Meteorización química
e) Oxidación
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
3. Meteorización química
e) Oxidación
Fe2+
Consiste en la transformación del
de algunos minerales (Ej. pirita,
siderita) en Fe3+ en presencia de agua, permitiendo la formación de
óxidos e hidróxidos férricos insolubles y muy estables. Por ejemplo:
4FeS2 + 14H2O + 15O2
Pirita
Consiste en la transformación del Fe2+ de algunos minerales (Ej. pirita,
siderita) en Fe3+ en presencia de agua, permitiendo la formación de
óxidos e hidróxidos férricos insolubles y muy estables.
4Fe(OH)3 + 8H2SO4
Limonita
4Fe + 3O2
Ácido sulfúrico
2Fe2O3 (Hematites)
Es un proceso muy importante en la alteración de los silicatos ferromagnesianos (olivino, piroxenos, anfíboles, biotita) de las rocas
endógenas (cristalinas).
El Fe2+ de los silicatos ferro-magnesianos se combina con el O para
formar Hematites y limonita, en un proceso corto de tiempo.
Hematites. Fuente: Wikipedia
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
3. Meteorización química
METEORIZACIÓN QUÍMICA
f) Intercambio catiónico
(Ca2+,
Consiste en una transferencia de cationes
y
el agua rica en un catión y un mineral rico en otro. Por ejemplo:
2CaCO3 + [Mg2+ +H2O]
Calcita
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
3. Meteorización química
Mg2+,
Na+
K+)
entre
CaMg(CO3)2 + [Ca2+ + H2O]
Descomposición de las rocas por reacciones y cambios químicos
de sus minerales constituyentes
a) Carbonatación
H2O + CO2
H2CO3
H++HCO3-
Dolomita
b) Disolución
CaCO3 + H2CO3
c) Hidrólisis
2KAlSi3O8 + H2O + 2(H+ + HCO3-)
d) Hidratación
e) Oxidación
f) Intercambio catiónico
Ca(HCO3)2
2H2O + CaSO4
4FeS2 + 14H2O + 15O2
2CaCO3 +
[Mg+ +
H2O]
Ca2+ + 2CO2 + 2H2O
Al2Si2O5(OH)4 + 2K+ + 2HCO3- + 4SiO2
[CaSO4 + 2H2O]
4Fe(OH)3 + 8H2SO4
CaMg(CO3)2 + [Ca + + H2O]
Dolomita. Fuente: http://www.epsilones.com
6
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Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
4. Meteorización biológica
Meteorización y Rocas Sedimentarias
1.
Meteorización y Rocas sedimentarias: Conceptos básicos
2.
Meteorización Física (mecánica)
3.
Meteorización Química
METEORIZACIÓN BIOLÓGICA
Hasta ahora, no se reconoce como tal. Tan solo la actividad orgánica
favorece otros procesos de meteorización
Fijan el suelo
Raíces de plantas
4.
Meteorización biológica?
5.
Productos de la Meteorización: Los Suelos
6.
Factores que controlan la meteorización
Favorecen la alteración mecánica
Liberan ácidos
Acidifica el medio
Degradación m.o.
7.
Sedimentos y Rocas Sedimentarias
8.
Génesis de las Rocas Sedimentarias
9.
Clasificación de las Rocas Sedimentarias
Favorece la alteración química
Cantera de arenas. Torreiglesias (Sg)
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
4. Meteorización biológica
METEORIZACIÓN BIOLÓGICA
Hasta ahora, no se reconoce como tal. Tan solo la actividad orgánica
favorece otros procesos de meteorización
Fijan el suelo
Raíces de plantas
Acidifica el medio
Actividad
microbacteriana
QUELACIÓN
1.
Meteorización y Rocas sedimentarias: Conceptos básicos
2.
Meteorización Física (mecánica)
3.
Meteorización Química
4.
Meteorización biológica?
Favorecen la alteración mecánica
Liberan ácidos
Degradación m.o.
Meteorización y Rocas Sedimentarias
5.
Productos de la Meteorización: Los Suelos
6.
Factores que controlan la meteorización
Favorece la alteración química
Aumenta el CO2 del medio
Acelera velocidad de reacciones químicas
7.
Sedimentos y Rocas Sedimentarias
8.
Génesis de las Rocas Sedimentarias
9.
Clasificación de las Rocas Sedimentarias
Incorporación de cationes metálicos
a
moléculas
de
compuestos
orgánicos (Quelatos).
7
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Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
5. Los Suelos
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
5. Los Suelos
SUELO
Capa más superficial del terreno, constituida
por una mezcla ordenada (horizontes) de m.o.
en descomposición y de sustancias inorgánicas
procedentes de la meteorización de las rocas.
2º
Horizonte O
3º
Horizonte A
4º
Horizonte E
5º
Horizonte B
1º
Horizonte C
Regolito
Factores que afectan a la
formación del suelo
‰ AGUA
‰ TEMPERATURA
‰ TIEMPO
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
5. Los Suelos
Meteorización y Rocas Sedimentarias
1.
Meteorización y Rocas sedimentarias: Conceptos básicos
2.
Meteorización Física (mecánica)
3.
Meteorización Química
4.
Meteorización biológica?
5.
Productos de la Meteorización: Los Suelos
6.
Factores que controlan la meteorización
SUELO MAL CLASIFICADO
7.
Sedimentos y Rocas Sedimentarias
8.
Génesis de las Rocas Sedimentarias
9.
Clasificación de las Rocas Sedimentarias
8
15/09/2013
6. Factores de la Meteorización
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
La meteorización mecánica facilita una alteración
química más intensa al aumentar la superficie de
exposición y ataque de las rocas.
6. Factores de la Meteorización
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
La meteorización mecánica facilita una alteración química más intensa al
aumentar la superficie de exposición y ataque de las rocas.
6. Factores de la Meteorización
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
La meteorización mecánica facilita una alteración química más intensa al
aumentar la superficie de exposición y ataque de las rocas.
6. Factores de la Meteorización
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
‰ TIEMPO
Cuanto mayor sea el tiempo de exposición de una roca mayor será el
grado de meteorización
‰ NATURALEZA DE LA ROCA
Características estructurales, texturales y mineralógicas condicionan el
tipo e intensidad de la meteorización
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6. Factores de la Meteorización
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
Meteorización y Rocas Sedimentarias
‰ CLIMA
Tª y régimen de precipitaciones condicionan (i) el tipo, (ii) velocidad de
los procesos de meteorización, (iii) características del suelo y (iv)
características de las rocas alteradas
Zonas tropicales e intertropicales:
Alteración química y suelos potentes
7. Sedimentos y rocas sedimentarias
1.
Meteorización y Rocas sedimentarias: Conceptos básicos
2.
Meteorización Física (mecánica)
3.
Meteorización Química
4.
Meteorización biológica?
5.
Productos de la Meteorización: Los Suelos
6.
Factores que controlan la meteorización
7.
Sedimentos y Rocas Sedimentarias
8.
Génesis de las Rocas Sedimentarias
9.
Clasificación de las Rocas Sedimentarias
Zonas desérticas y árticas:
Alteración mecánica y suelos poco desarrollados
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
Rocas Sedimentarias:
Aquéllas que se forman a partir de:
i) Consolidación de fragmentos minerales o rocas procedentes
de los procesos de meteorización, erosión, transporte y
sedimentación.
ii) Precipitación química de minerales a partir de soluciones
acuosas.
iii) Acumulación y transformación de materia orgánica, animal y
vegetal
7. Sedimentos y Rocas Sedimentarias
Tema 03
ROCAS SEDIMENTARIAS
Son las que resultan de la acumulación, compactación y cementación
de los productos de alteración mecánica y química.
Aunque representan el 5% del total de rocas de la corteza son las
más abundantes en la superficie terrestre.
Cañón del Alto Tajo sobre Areniscas del Triásico Inferior. Guadalajara
Depósitos detríticos terciarios del la Cuenca del Tajo. Guadalajara
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7. Sedimentos y rocas sedimentarias
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
Contienen estructuras, fósiles y otros datos que nos permiten reconstruir los
ambientes en los que se formaron o sobre el origen del que derivan los
sedimentos Gran Archivo de la Historia de la Tierra
Meteorización y Rocas Sedimentarias
1.
Meteorización y Rocas sedimentarias: Conceptos básicos
2.
Meteorización Física (mecánica)
3.
Meteorización Química
4.
Meteorización biológica?
5.
Productos de la Meteorización: Los Suelos
6.
Factores que controlan la meteorización
7.
Sedimentos y Rocas Sedimentarias
8.
Génesis de las Rocas Sedimentarias
9.
Clasificación de las Rocas Sedimentarias
Estructuras sedimentarias y fósiles en calizas del Cretácico Superior. Castrojimeno (Sg).
8. Génesis de las rocas sedimentarias
„
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
Los tipos de rocas sedimentarias dependen de la naturaleza del material
que las componen:
¾
Detríticas; compuestas por clastos de diferentes tamaños y forma
¾
Químicas; (Bioquímicas) formadas a partir de precipitados químicos
procedentes de aguas sobresaturadas en iones.
¾
Organógenas; formadas a partir de la acumulación de materia
orgánica en diferente grado de descomposición.
8. Génesis de las rocas sedimentarias
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
En función del tipo de meteorización (mecánica o química), los
productos de alteración pueden ser de dos tipos:
• Clastos: fragmentos de roca de diferentes tamaños y formas.
• Iones: disueltos en las aguas superficiales y subterráneas.
11
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8. Génesis de las rocas sedimentarias
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
La removilización de los productos de alteración por los procesos de
erosión, transporte y sedimentación da lugar a los SEDIMENTOS.
Meteorización y Rocas Sedimentarias
1.
Meteorización y Rocas sedimentarias: Conceptos básicos
2.
Meteorización Física (mecánica)
3.
Meteorización Química
4.
Meteorización biológica?
5.
Productos de la Meteorización: Los Suelos
6.
Factores que controlan la meteorización
7.
Sedimentos y Rocas Sedimentarias
8.
Génesis de las Rocas Sedimentarias
9.
Clasificación de las Rocas Sedimentarias
La compactación y cementación durante el enterramiento de los
sedimentos (diagénesis) da lugar a las ROCAS SEDIMENTARIAS.
9. Clasificación de las rocas sedimentarias
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
a) Rocas Organógenas: CARBONES
9. Clasificación de las rocas sedimentarias
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
b) Rocas detríticas
Los minerales que componen los clastos son básicamente cuatro:
El tamaño, composición y la forma son los criterios seguidos para
clasificar las rocas detríticas
Turba
Hulla
Cuarzo
Lignito
Antracita
Ortosa
Biotita
Arcillas
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9. Clasificación de las rocas sedimentarias
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
b) Rocas detríticas
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
9. Clasificación de las rocas sedimentarias
b) Rocas detríticas
Lutita
Arenisca
Pudinga
Brecha
Lutita con fósiles vegetales
9. Clasificación de las rocas sedimentarias
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
c) Rocas Bioquímicas
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
9. Clasificación de las rocas sedimentarias
c) Rocas Bioquímicas: CARBONATOS
Formadas a partir de precipitados químicos procedentes de aguas
sobresaturadas en iones.
La precipitación química de nuevos minerales se produce por:
¾ Cambios en las condiciones fisico-químicas del medio.
¾ Inducidos por procesos orgánicos.
Las rocas sedimentarias bioquímicas más comunes son:
9
Carbonatos
9
Evaporitas
9
Sales
9
Rocas silíceas
Caliza micrítica
Calcarenita
Las calizas son las rocas bioquímicas más abundantes.
Están constituidas mayoritariamente por calcita y dolomita.
Resultan de la diagénesis de lodos calcáreos (micrita)
13
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9. Clasificación de las rocas sedimentarias
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
c) Rocas Bioquímicas: CARBONATOS
9. Clasificación de las rocas sedimentarias
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
c) Rocas Bioquímicas: EVAPORITAS
La más abundante
es el YESO:
(CaSO4)+2H2O
Lumaquela
Caliza fosilífera
La mayor parte de calizas son de ambientes marinos, y con mucha
frecuencia contienen fósiles
9. Clasificación de las rocas sedimentarias
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
9. Clasificación de las rocas sedimentarias
c) Rocas Bioquímicas:
c) Rocas Bioquímicas: SALES
Tema: Meteorización y R.
Sedimentarias
Escuela de Arquitectura Técnica
SILÍCEAS
Sílex
Halita
Se forman a partir de:
9 Aguas sobresaturadas en SiO2
9 Acumulación de caparazones silíceos
Radiolarita
14