Tema 3. El perfil del suelo. Procesos de alteración. EDAFOLOGÍA, 3º CC. AMBIENTALES CURSO 2007-2008 Prof. Teresa Bardají – Departamento de Geología TEMA 3.1. El Perfil del Suelo. Procesos de Alteración. Procesos edafogenéticos. Horizontes genéticos. Reglas de nomenclatura PROCESOS DE ALTERACIÓN FÍSICA Procesos endocinéticos Fracturación por descarga Fracturación por descarga 1 Tema 3. El perfil del suelo. Procesos de alteración. Termoclastía Procesos exocinéticos Expansión-contracción por presenciaausencia de agua 2 Tema 3. El perfil del suelo. Procesos de alteración. Crioclastía: Cristalización de agua intersticial (hielo-deshielo) Cristalización de sales Efecto mecánico de raíces 3 Tema 3. El perfil del suelo. Procesos de alteración. Alteración física previa facilita la posterior alteración química • Favorece la liberación de sustancias • Afecta a la composición química y mineralógica de la roca • Reacciones químicas sencillas, exotérmicas, lentas... • En general irreversibles • Producen compuestos intermedios y finales, cuyas características dependen de la roca original. Alteración Química depende de: Tipo de mineral. Principales minerales formadores de rocas: • Silicatos (95%) • Carbonatos • Sulfatos • Óxidos e Hidróxidos Estabilidad mineral (silicatos) 4 Tema 3. El perfil del suelo. Procesos de alteración. Series de reacción de Bowen y secuencia de alteración de Goldich (Ollier & Pain, 1995) Procesos o mecanismos de alteración química Hidrólisis: afecta a silicatos. Reacción de un mineral con agua. Catión metálico (M) es sustituido por H+ En general: MSiO + H+ Æ M+ + HSiO p.ej.: Olivino Mg2SiO4 + H+ Æ 2Mg+ ++ H4SiO4 Al-silicatos: MAlSiO + H+ Æ M+ + HAlSiO (Æmin.arcilla) p.ej.: 2KAlSi3O8 + H2O Æ 2HAlSi3O8 (Æmin.arcilla) + 2K+ + 2OH(feldespato) Importancia de la hidrólisis. (Æmin.arcilla) Factores desencadenantes (humedad y temperatura) Carbonatación: afecta a todo tipo de rocas, pero es el proceso de alteración principal de rocas carbonáticas (Calcita:CaCO3; dolomita: (Ca,Mg) CO3) Se basa en la reacción de iones carbonato o bicarbonato con los distintos minerales. Carbonato o bicarbonato proceden de la disolución de CO2 procedente de respiración de animales y plantas en H2O. Reacción reversible, que depende del contenido en CO2 y en H2O CO2 + H2O ↔ H2CO3 CaCO3 + H2CO3↔Ca+2 + 2HCO3_______________________ 6KAlSi3O8 + H2O + 4CO2 Æ 4K+ + K2Al4(Si6Al2O20)(OH)4 + 4HCO3-+ 12SiO2 (feldespato) (illita) 5 Tema 3. El perfil del suelo. Procesos de alteración. Hidratación – Deshidratación: Incorporación de moléculas de agua que entran a formar parte de la estructura cristalina del mineral, que se transforma en otro distinto. • Afecta a óxidos, hidróxidos, sulfatos... • Provoca un incremento en el volumen • Proceso cuantitativamente poco importante, pero sí cualitativamente, Æ proceso cromógeno Ejemplos anhidrita (SO4Ca) + 2H2O ↔ Yeso (SO4Ca.2H2O) Hematites (Fe2O3) + nH2O ↔ limonita (Fe2O3.nH2O) Hematites (Fe2O3) + nH2O ↔ Goetita (2FeOOH) Deshidratación de óxidos de hierro Æ RUBEFACCIÓN • Clima ± húmedo (>1000mm/año) con estación muy seca FORMACIONES SUPERFICIALES DE ALTERACIÓN Arenas de alteración de Rocas Endógenas • Principalmente derivan de R. Plutónicas (granito, diorita) y metamórficas (gneiss). Menos frecuentes asociadas a R. Volcánicas • Hidrólisis de silicatos. 1º los menos estables (Æ neoformación de arcillas), quedando los minerales más estable como residuo “inalterable” • Alteración más intensa en trópicos (> humedad y temperatura), pero no exclusiva • Procesos ± rápidos (cientos – miles de años) • Paisaje en bolos típico de zonas graníticas Æ Alteración de granitos • Hidrólisis de micas y feldespatos • Arenas de alteración • Alteración avanza a favor de diaclasas • Núcleos inalterados de roca fresca Alteración de basaltos 6 Tema 3. El perfil del suelo. Procesos de alteración. Infiltración y movilización de sustancias FORMACIONES SUPERFICIALES DE ALTERACIÓN Arcillas y arenas de carbonatación “Disolución” de rocas carbonáticas en presencia de CO2 Æ Carbonatación. Residuo insoluble + minerales neoformados Arcillas y/o arenas Terra Rossa Carbonatación + Rubefacción (deshidratación total) Clima ± húmedo con estación muy seca Terra Fusca Carbonatación + Rubefacción (deshidratación parcial) Clima + húmedo y menos cálido Euboea (Grecia) 7 Tema 3. El perfil del suelo. Procesos de alteración. Terra Rossa (Guadalajara) NSW (Australia) Terra fusca (NSW , Australia) 8 Tema 3. El perfil del suelo. Procesos de alteración. FORMACIONES SUPERFICIALES DE ALTERACIÓN DURICRETAS Se forman por enriquecimiento de la zona más superficial en alguna sustancia soluble, formando capas superficiales más endurecidas • Calcretas • Ferricretas • Silcretas • Manganocretas • Bauxitas (Aluminio) CALCRETAS (Costras calcáreas, encostramientos calcáreos, caliches..etc. • Climas áridos y semiáridos • Acumulación en superficie de carbonato cálcico Æ endurecimiento del suelo. Génesis. • Teorías edáficas • Duchaufour, 1977 • Ruellán, 1971 • Alonso Zarza et al., 1998 Duchaufour, (1971). • Clima árido o semiárido • Ascenso del agua por capilaridad, evaporación en superficie • Precipitación de carbonatos en superficie Ruellán, 1971: Requisitos de partida: relieve, litología Fase húmeda previa: • Erosión + sedimentación • Migración lateral de agua Fase cálida: • Ascenso por capilaridad • Evaporación • Precipitación CACO3 en superficie Æ Æ 9 Tema 3. El perfil del suelo. Procesos de alteración. Alonso Zarza et al., (1998): Origen biogénico. Requisitos; Desarrollo de abanicos aluviales Fase húmeda: • desarrollo de abanicos aluviales • argiluviación Æ desarrollo de horizonte Bt (argílico) prismático Fase árida, semiáridaÆ formación de calcretas 1. Desarrollo de raíces en Bt, inicio de precipitación de CO3Ca 2. Desarrollo de horizonte calcáreo discontinuo (raíces y pelillos) 3. Aumento de acumulación de CaCO3, horizonte nodular 4. Precipitación de CaCO3 intensa y más generalizada. Crecimiento y coalescencia de nódulos Æ Horizonte masivo, impermeabilización 5. Horizonte impenetrable por raíces. Cambio en el patrón de crecimiento de las raíces. Desarrollo de horizonte laminar 10
