Tipos de suelos Suelos arcillosos Los suelos arcillosos son aquellos en cuya composición predominan las partículas menores a un diámetro de 0,002 mm (denominadas arcillas). Cuando el predominio de arcillas es muy alto, se consideran suelos pesados por su alta densidad. Origen y formación del suelo Evolución de los Minerales Arcillosos Entre los procesos de formación de los minerales arcillosos por medio de meteorización tenemos a la herencia, en esta el mineral se creó por reacciones en alguna etapa del ciclo geológico y fue lo bastante estable como para conservar sus características iniciales. Otro proceso es la Neo formación, en esta el mineral se formó gracias a reacciones entre otros minerales mediante solución o meteorización química y el último mecanismo de formación es la transformación, en esta el mineral se originó por medio de reacciones, pero conserva algunas propiedades iniciales. La composición mineralógica del suelo es fundamental ya que establece la forma, tamaño y propiedades de las partículas. Los minerales se pueden clasificar en primarios y secundarios, se consideran primarios si conservan su estructura cristalina auténtica y son secundarios si se originan por medio de cambios entre minerales paternos. Caracterisiticas físicas y químicas Propiedades de las arcillas. Las arcillas confieren al suelo baja permeabilidad, alta capacidad de retención de agua y de almacenamiento de nutrientes. Esto hace que su fertilidad potencial sea alta. Por otra parte, confieren una pobre aireación y tienen una susceptibilidad de baja a media a la erosión. Las propiedades físico-químicas del suelo arcilloso dependen de su composición mineralógica, particularmente del tipo de arcilla predominante. Así, por ejemplo, la alofana favorece la capacidad de intercambio catiónico, la porosidad, la retención de humedad y la estructura. Mientras que la caolinita tiene una baja capacidad de intercambio catiónico, baja retención de elementos y una estructuración regular. Textura. La categoría clave para que un suelo sea definido como arcilloso es la textura. Esta se refiere a la proporción de arena, limo y arcilla en el suelo. Cada uno de estos elementos son categorías de tamaño de partículas. Si las partículas de arcilla representan del 25% al 45% del total de partículas presentes en el suelo, puede considerarse arcillo-arenoso, arcilloso de arcilla gruesa o arcillo-limoso. Si las arcillas superan el 45% de la composición total, estamos en presencia de un suelo arcilloso de arcilla fina. Porosidad: permeabilidad y aireación. En la medida que el contenido de arcilla determina la textura y la estructura del suelo, incide también en su porosidad. Debido a su pequeño diámetro, las partículas de arcilla dejan poros muy pequeños. Esto dificulta la circulación de agua y aire en la matriz del suelo. Estas condiciones generan la saturación del suelo, que puede llevar al estancamiento del agua superficialmente, pues la infiltración no ocurre. Si los poros del suelo están saturados de agua, la rizosfera se vuelve anóxica (con falta de oxígeno). En estas condiciones, la mayoría de las plantas cultivadas se ven en serias dificultades para desarrollarse. En presencia de humus, la arcilla expresa su dimensión positiva. Se conforma el complejo arcilloso-húmico y los agregados son de mayor tamaño. Por lo tanto, los poros también son mayores y mejora la permeabilidad y la aireación. Capacidad de intercambio catiónico. Si las arcillas y la materia orgánica no retienen los cationes, estos serán arrastrados por el agua hacia horizontes inferiores (lixiviación), afectando la fertilidad del suelo. La capacidad de intercambio catiónico es debida a las cargas eléctricas negativas que poseen tanto el humus como las arcillas del suelo. El pH del suelo puede afectar la capacidad de intercambio catiónico. Esto depende del tipo de arcilla presente en el suelo. Cuando se presentan caoliníticas y alofanas, la carga eléctrica negativa varía dependiendo del pH. Mientras que cuando se presentan arcillas expansivas de relación 2:1, la carga es constante a cualquier valor de pH. Efecto en la microbiota del suelo. Los microorganismos del suelo establecen una estrecha relación de adhesión y separación con las partículas de arcilla. En esa superficie ocurren procesos de intercambio de iones que son captados o liberados por los microorganismos. Depósito de agua. Por su baja permeabilidad, los suelos arcillosos son ideales como depósitos naturales o artificiales de agua. Algunos acuíferos se establecen por la presencia de un horizonte arcilloso a determinada profundidad. Composición. La mayoría de las arcillas pertenecen al grupo de los filosilicatos (silicatos de forma escamosa). Hay distintos tipos según el número de láminas que forme su estructura. Entre las más abundantes están la moscovita, caolinita, biotita, clorita, vermiculita y montmorillonita. Otros grupos de arcilla de mediana abundancia son los óxidos de cuarzo. Entre los menos frecuentes encontramos los feldespatos, hematites, goethita, calcita, yeso y halita. En suelos arcillosos de origen piroclástico (cenizas volcánicas) se encuentra la cristobalita y materiales amorfos. Por la naturaleza coloidal de sus partículas, los suelos arcillosos retienen gran cantidad de minerales. Los suelos arcillosos tienen una tendencia a retener el hierro (Fe), y en menor medida, aluminio (Al). Debido a que los suelos arcillosos retienen mucha humedad, ocurren procesos de oxidación. Los óxidos de hierro hidratados les confieren a estos suelos coloraciones amarillas o rojizas. Comportamiento mecanico no cohesivo en múltiples lugares de la corteza terrestre existen suelos residuales expansivos que, en general, se encuentran con grados bajos de saturación y un alto porcentaje de minerales activos de arcillas. Cuando aumenta el grado de saturación, el mineral de arcilla sufre un hinchamiento, el cual se registra en la superficie del suelo por distorsiones o alabamiento. Las obras que se apoyan sobre estos suelos sufren daños importantes ; de ahí, la importancia de conocer los parámetros cuantitativos del comportamiento mecánico estático y aún dinámico de este tipo de suelos expansivos que se presentan con diferentes características mecánicas debido al ambiente donde se formaron. La investigación de estos suelos es importante y necesaria en materia de mecánica de suelos y deberá efectuarse en los diferentes tipos de suelos residuales que se encuentran en la naturaleza. Las características de expansión dependen principalmente de varios factores físico-químicos que son propiedad de las arcillas que los constituyen. Sin embargo, existen modalidades similares del comportamiento mecánico para todos estos suelos. Este trabajo pretende interesar a los ingenieros estudiosos, demostrando la experiencia del autor y exponiendo el resultado de sus investigaciones para crear motivación y así permanezca el desarrollo de la investigación y tecnología básica racional de los suelos expansivos residuales con varias características ambientales. Lugares donde existe este tipo de suelo Suelos arcillosos Extensión: Ocupan el 14.2% del territorio nacional. Localización: En México se han establecido sobre los suelos arcillosos las zonas agrícolas más productivas del país, como Sinaloa, sur de Sonora, el bajío guanajuatense y las llanuras costeras de Veracruz de Ignacio de la Llave y Tamaulipas. SUELOS ARENOSOS ORIGEN Y FORMACION DEL SUELO ORIGEN La arena es el nombre que se le da a los materiales de granos finos procedentes de la denudación de las rocas o de su trituración artificial, y cuyas partículas varían entre 2 mm y 0.05 mm de diámetro. El origen y la existencia de las arenas es análoga a la de las gravas: las dos suelen encontrarse juntas en el mismo depósito. La arena de río contiene muy a menudo proporciones relativamente grandes de grava y arcilla. Las arenas estando limpias no se contraen al secarse, no son plásticas, son mucho menos compresibles que la arcilla y si se aplica una carga en su superficie, se comprimen casi de manera instantánea. FORMACION Los Arenosoles comprenden suelos arenosos, incluyendo tanto suelos desarrollados en arenas residuales después de la meteorización in situ de sedimentos o rocas ricos en cuarzo, y suelos desarrollados en arenas recién depositadas tales como dunas en desiertos y tierras de playas. El suelo arenoso está compuesto por minúsculas partículas de piedra de 0.05 a 2 milímetros de diámetro y tiene una textura rasposa. Este es el tipo más ligero de todos los suelos, y por lo tanto es propenso a la erosión por el agua y el viento si no existen plantas vivas en él. Su textura ligera a veces lo convierte en la elección de los jardineros que buscan una opción frente a suelos más pesados. Tenga precaución cuando añada arena a suelos arcillosos más pesados, ya que la combinación de ambos puede crear un suelo más duro, no más ligero. CARACTERISTICAS FISICAS Y QUIMICAS FISICAS Los Arenosoles tienen valores relativamente altos de densidad aparente que están típicamente entre 1.5 y 1.7 kg/dm3, siendo valores más altos o más bajos poco frecuentes. Con la gravedad específica del cuarzo cercana a 2.65 dm-3, la porosidad total calculada es de 36 a 46% del volumen, menos que el de la mayoría de los suelos que atesoran texturas más finas. Estos suelos tienen una alta proporción de poros grandes que ayudan a una buena aireación, drenaje rápido y baja capacidad de retención de humedad. La mayoría de las arenas y arenas francas son no-coherentes, materiales de “grano simple”, especialmente en ausencia de materia orgánica o de otros agentes cementantes. Los Arenosoles son predominantemente “inestructurados”, no tienen adhesividad y plasticidad en húmedo y se “sueltan” en seco. Una capa cementada o endurecida puede acaecer a determinada profundidad. Las cargas estáticas producen una pequeña compactación de los Arenosoles; la arena fina en estado suelto y saturada con agua es un material muy inestable, especialmente en diques o terraplenes. QUIMICAS La mayoría de los Arenosoles en regiones templadas húmedas o tropicales son suelos profundamente lixiviados y descalcificados con una baja capacidad para retener bases. Sus horizontes A son someros y/o tienen poca o muy poca materia orgánica descompuesta (ácidos húmedos o huminas). La vegetación natural (bosque) sobrevive con los nutrientes reciclados casi exclusivamente en el horizonte O de un horizonte A somero, o de la descomposición de las raíces. El enraizamiento es profundo y el reciclaje de nutrientes menos vital para la vegetación en Arenosoles de regiones templadas, particularmente aquellos en arenas francas. El contenido de carbono orgánico de los Arenosoles bien drenados es normalmente menor del 1, 2 o 3% presentándose principalmente en los primeros 20 cm. del suelo. Los Arenosoles en regiones secas son normalmente ricos en bases. Una moderada percolación y somera descalcificación puede ocurrir. El contenido de carbono orgánico de la mayoría de los horizontes superficiales es normalmente menor de 0.5% (menos de 0.2% en el subsuelo). COMPORTAMIENTO MECANICO Los suelos arenosos son compuestos por una textura granular de hasta 50 cm de profundidad y a consecuencia retienen pocos nutrientes, así como la capacidad de retención hídrica. El suelo arenoso tiene una estructura de grano simple y consistencia suelta y se describen tres tipos de estructura de grano: gruesa, semejante a la arena gruesa lavada de construcción, muy fina, semejante a la arena fina de construcción y media, ubicado entre las anteriores. Cuando este tipo de suelos están secos, se sienten ásperos y al apretarlo entre los dedos, la masa se desintegra. Cuando están húmedos, es imposible formar una bola porque se disgrega y se siente muy áspero al tacto. Las prácticas de manejo del suelo benefician sus condiciones y productividad de los cultivos mediante la conducción al incremento en la fracción fina. LUGARES DONDE EXISTE ESTE TIPO DE SUELO Dunas de Samalayuca, Ciudad Juárez, Chihuahua Desierto de Sonora Suelos calizos El suelo calcáreo o calizo es el que tiene un alto contenido de carbonato de calcio. Son suelos minerales cuya formación ha estado condicionada por el clima. Se clasifican como calcisoles y se caracterizan por la acumulación secundaria de carbonatos y alto contenido de limo. La presencia de elevados niveles de carbonato de calcio determina un pH básico. Tienen bajos contenidos de materia orgánica y generalmente se presentan en zonas áridas o semiáridas de todo el planeta. También aparecen en zonas lacustres con alto aporte de carbonato de calcio proveniente de las conchas de gastrópodos y bivalvos. Origen y formación de los suelos calizos En el horizonte A (o zona de lavado vertical de la capa más superficial del suelo) existe una mayor presión de CO₂ que en el aire sobre el suelo, debido a la actividad radical y la respiración microbial. Esto provoca la disolución de la calcita (CaCO3) en el agua. Los iones Ca2+- y el HCO3 son arrastrados por el agua hacia horizontes inferiores. En la medida que el agua desciende, se evapora y disminuye la presión de CO₂. En estas condiciones, la calcita precipita y forma la capa o agregados de cal. La redistribución del carbonato de calcio, al igual que otros elementos minerales, es un importante mecanismo de diferenciación del horizonte en suelos de zona seca. Las sales solubles pueden acumularse en áreas con poca profundidad. La presencia de aguas subterráneas cerca de la superficie del suelo también condicionan estos procesos. Características físicas y químicas Abundante en carbonatos de calcio u otros minerales, pertenecen al grupo de suelos calcisoles, color blanco o marrón, , son áridos, seco, bien drenados se encuentran en las zonas áridas o semiáridas, impiden el crecimiento de las plantas, su productividad es alta cuando los nutrientes y el agua están en cantidades, suelen ser pobres en materia orgánica o nitrógeno, deficiencia de micronutrientes como el zinc y el hierro, su determinación se realiza a través de un ensayo de laboratorio. Suelos de textura media o fina, con buena retención de humedad, contienen más o igual del 25% de CaCO3, 2% de materia orgánica, un horizonte cálcico, una capa de acumulación secundaria de carbonatos de calcio, limo o magnesio, aumenta el pH del suelo y lo convierte en alcalino. Comportamiento mecánico Son suelos que proceden de la descomposición de piedra caliza, tiene abundantes sales calcáreas de color blanco y materiales áridos. Es un terreno seco y que absorbe la humedad muy rápidamente. Es muy utilizado como relleno de construcción por esas propiedades. Es un terreno en el cual no se necesitan crear cimentaciones tan profundas por lo la firmeza del terreno, lo que puede ser un ahorro en el movimiento de tierra. Lugares donde existe este tipo de suelos. Los suelos representativos del desierto mexicano son los Calcisoles. Estos suelos dominan el 10.4% de la superficie mexicana y se caracterizan por tener un enriquecimiento de carbonatos secundarios originados en su mayoría por depósitos aluviales y coluviales ricos en bases en ambientes con elevada evapotranspiración. Las regiones fisiográficas más distintivas de Calcisoles en México son las llanuras desérticas de Coahuila y Nuevo Léon, las sierras plegadas del norte de Chihuahua, los lomeríos áridos de Aldama y Río Grande en Zacatecas, así como los extensos desiertos sonorenses. Casi la mitad de los Calcisoles (47.1% en términos de superficie) tienen fuertes limitantes para la agricultura por sus condiciones de elevada pedregosidad y presencia de un horizonte petrocálcico generalmente a menos de 50cm de profundidad. Otra variante importante de estos suelos son los Calcisoles lúvicos y vérticos (3.2% de la superficie con Calcisoles) los cuales son considerados poligenéticos debido a que las capas más arcillosas del subsuelo están relacionadas con eras geológicas de climas más húmedos que el actual. Suelos Humíferos Los suelos humíferos son suelos de tierra negra u oscura, ya que son ricos en materia orgánica en proceso de descomposición. Por ese motivo retienen muy bien el agua, y se consideran los más idóneos para el cultivo y la agricultura. Origen o formación del suelo Su formación se da gracias a la acumulación y descomposición de restos animales y vegetales, por lo que son típicos de regiones selváticas, campestres o de gran presencia biótica. Características físicas y químicas Físicas: Color oscuro por la cantidad de carbono y que determina el nivel de materia orgánica que tiene la tierra. Asimismo con lavas o lombrices, concentran minerales, desarrollo de especies, y sus lugares propicios como las montañas, laderas, valles y llanuras. Químicas: Los suelos Humíferos se traducen en que cuentan con la presencia de mucho humus de color muy oscuro, con organismos o microrganismos esenciales para los cultivos, fértiles, intercambio de iones, equilibrio de potasio, fosforo y aportan productos nitrogenados. Comportamiento mecánico (cohesivos y no cohesivos) Cohesivo: Retienen muy bien el agua, mejor drenaje, evita la formación de costras y la compactación, incrementa la porosidad del suelo, impiden la erosión, cuenta con larvas o lombrices, alta concentración de minerales o sustancias nutritivas, permiten el desarrollo de otras especies. Lugares donde existe este tipo de suelo Catemaco ,ya que es zona selvática y están cerca de lugares montañosos Suelos mixtos Origen y formación del suelo: Su origen se da gracias a la acumulación de descomposición de restos animales y vegetales. Por lo que son típicos de regiones selváticas, campestres o de gran presencia biótica. Formación: Esta última categoría contiene los suelos que mezclan las propiedades de los suelos arcillosos y arenosos, obteniendo así un tipo de suelo intermedio que goza de las ventajas y desventajas de ambos casos. Pueden ser más o menos áridos, dependiendo de la climatología de sus regiones, y su fertilidad dependerá en gran medida de la presencia de materia orgánica. En general pueden clasificarse de acuerdo a su textura en finos y gruesos, y según su porosidad en floculados, agregados o dispersos. Características físicas y química Físicas: El tipo de roca mediante la cual el suelo se originó, las características topográficas del área, el clima, el tiempo y la actividad humana son los cinco factores principales que determinan los tipos de suelos. El suelo mixto se puede clasificar según su textura: fina o gruesa, y por su estructura: floculada, agregada o dispersa, lo que define su porosidad que permite una mayor o menor circulación del agua, y por lo tanto la existencia de especies vegetales que necesitan concentraciones más o menos elevadas de agua o de gases. Químicas: El suelo también se puede clasificar por sus características químicas, por su poder de absorción de coloides y por su grado de acidez (pH), que permite la existencia de una vegetación más o menos necesitada de ciertos compuestos. Comportamiento mecánico: Los suelos no evolucionados son suelos brutos, muy próximos a la roca madre y apenas tienen aporte de materia orgánica. Son resultado de fenómenos erosivos o de la acumulación reciente de aportes aluviales. De este tipo son los suelos polares y los desiertos, tanto de roca como de arena, así como las playas. Dónde se encuentran: El suelo es propio de las tierras emergidas, no existiendo apenas contrapartida equivalente en los ecosistemas acuáticos. Es importante subrayar que el suelo así entendido no se extiende sobre todos los terrenos, sino que en muchos espacios lo que se pisa es roca fresca, o una roca alterada sólo por meteorización, un regolito, que no merece el nombre de suelo. Suelos pedregosos Origen o formación Es la manera como se unen partículas para formar terrones. Cuando las partículas del suelo, están unidas en formas de láminas o lajas se dice que hay estructura laminar. Características físicas rocas y piedras de diferentes tamaños que se ubican en sus superficies. Características químicas El PH de los suelos oscila entre neutro a alcalino (7-8). · La disponibilidad de materia orgánica (M.O.) y nitrógeno es media, el contenido de fósforo es bajo generalmente y la provisión de potasio es alta especialmente en áreas secas y tropicales. Lugares donde se encuentran Los Leptosoles (del griego leptos, delgado) son suelos someros y pedregosos que pueden tener roca continua en o muy cerca de la superficie. Se encuentran en todos los tipos de climas (secos, templados, húmedos) y son particularmente comunes en las zonas montañosas y en planicies calizas superficiales. Comportamiento mecánico El comportamiento mecánico de los suelos pedregosos se ve influenciado por varios factores, como el tamaño, la forma, la distribución y el contenido de las rocas y la grava presentes en el suelo. Algunas de las características más importantes que afectan el comportamiento mecánico de los suelos pedregosos incluyen: 1. Porosidad: los suelos pedregosos tienden a tener una porosidad más alta que los suelos finos debido a la presencia de las rocas y la grava, lo que puede afectar la permeabilidad del suelo. 2. Permeabilidad: la presencia de rocas y grava en el suelo puede aumentar la permeabilidad del suelo, lo que puede ser beneficioso en algunos casos, como para permitir la infiltración del agua, pero también puede causar problemas como la erosión. 3. Resistencia: la presencia de rocas y grava en el suelo puede aumentar su resistencia, pero también puede hacer que el suelo sea más heterogéneo y difícil de caracterizar. 4. Deformabilidad: los suelos pedregosos pueden tener una deformabilidad diferente a la de los suelos finos debido a la presencia de las rocas y la grava. En algunos casos, la presencia de rocas y grava puede hacer que el suelo sea menos deformable, pero también puede aumentar la rigidez del suelo. 5. Capacidad de carga: la presencia de rocas y grava en el suelo puede aumentar la capacidad de carga del suelo, pero también puede causar una distribución de cargas desigual debido a las variaciones en la forma, el tamaño y la distribución de las rocas y la grava. En general, el comportamiento mecánico de los suelos pedregosos es complejo y puede variar significativamente según la composición del suelo y las condiciones ambientales. Es importante que los ingenieros geotécnicos consideren cuidadosamente las características específicas del suelo en cada proyecto para diseñar soluciones de cimentación y estabilización del terreno efectivas y seguras.
