Meteorización

METEORIZACIÓN
Y SUELO
Geología Física
Alberto Pérez Rojas
Meteorización y suelo
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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
Meteorización
Procesos gravitacionales
erosión
Ciclo de las
rocas
Ciclo tectónico
meteorización y
erosión
vienen y van conforme al clima
sedimentos y vegetación
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.
Procesos gravitacionales
Transferencia de sedimentos pendiente abajo bajo la influencia de la
gravedad.
Tipos de meteorización
Lajamiento
Crecimiento de
cristales
Físico
Termoclastia
Hidratación física
http://www.uclm.es/users/higueras/mam/MMAM4.htm
Hidratación
química
Disolución
Químico
Oxidaciónreducción
Carbonación
http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/1bachillerato/petrogeneticos/contenido6.htm
Quelacion
Biológico
Acuñamientos,
roturas, etc.
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).
pedregal
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.
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.
Cantos
rodados
El clasto de tamaño máximo
que una corriente puede
mover está determinado
por la velocidad del agua.
Carga de fondo
Acantilado socavado por la erosión del oleaje.
A
B
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.
Erosión eólica
transportación
depositación
erosión
intemperismo
……………
……………
…………
……………………
……………………
........
........
........
........
....................
........
....................
........
....................
....................
....................
La meteorización es favorecida por un relieve plano; se correlaciona con una tasa
de erosión lenta. Independiente de la altitud.
meteorización mecánica
0.5
1
2
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
La ruptura de una roca en trozos más pequeños aumenta el área
superficial disponible para el ataque químico.
Ciclo sedimentario
Intemperismo
Erosión
Transportación
Depositación
(formación de sedimentos)
Levantamiento
Rocas
Sedimentarias
Litificación
Consiste de las fases de intemperismo, transporte, depositación,
litificación, levantamiento e intemperismo nuevamente .
transportación
depositación
erosión
intemperismo
……………
……………
…………
……………………
……………………
...........
...........
...........
...........
....................
....................
....................
....................
....................
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.
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.
El agua como agente de alteración química
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.
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
Comúnmente el agua
subterránea se haya acidificada
por el ácido carbónico
atmosférico.
El pH es elevado por ácidos húmicos
producidos por los procesos biológicos
en el suelo.
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).
kaolín
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.
Silicatos comunes
Silicatos
ferromagnesianos
Silicatos no
ferromagnesianos
Alteración de las rocas; un ejemplo el granito
Los granitos y rocas asociadas (granitoides y gneises) cubren 1/5 parte
de las tierras emergidas. Su facies de alteración varía según el clima:
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.
Ca
(anortita)
(augita)
Na
(hornblenda)
K
(albita)
(ortoclasa)
Si
Fe
Al
El orden en el cual los silicatos se descomponen es básicamente el
mismo que el orden de su cristalización.
Destrucción de la estructura cristalina
ortoclasa
kaolín
2 KSi3AlO8 + 11 H2O → Si2O5 Al2(OH)4 + 4 Si(OH)4 + 2 K+ +2 OH-
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.
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,
Sílice
K+, Na+, Ca2+
sericitas e illitas)
Anfíbol (Hornblenda) Minerales
arcillosos (clorita)
Limonita
Hematita
Olivino
Limonita
Hematita
(clorita)
Sílice
Ca2+, Mg2+
Sílice
Mg2+
TIPO
MINERALOGÍA
ROCA
Sílice
Óxidos de
hierro
Kaolín
Alúmina
hidratada
Laterita
INCREM
ENTO
DE
INTEMP
ERISMO
Arcilla
China
Bauxita
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.
Suelo Pérmico
Es dudosa la existencia de suelos anteriores a la colonización de las plantas
durante el Devónico.
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
¿Qué es el suelo?
El suelo es una mezcla de roca desintegrada y descompuesta (materia mineral),
humus (materia orgánica descompuesta, principalmente vegetal), aire y agua.
poros
5 % materia orgánica
Composición volumétrica de un suelo en buen estado para el
crecimiento vegetal.
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.
http://cruzadabosquesagua.semarnat.gob.mx/factores_suelo.html
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.
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.
Horizontes o Perfiles del Suelo
http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/3ESO/Agentes_1/contenidos4.htm
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
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.