Download Introducción a las Ciencias Terrestres

Meteorizacion y Suelo
GEOL 3025: Cap. 6
Prof. Lizzette Rodríguez
Procesos externos de la Tierra
 Procesos
que tienen lugar en la superficie
terrestre o sus proximidades, y se alimentan de
la energia solar
– Meteorizacion – fragmentacion fisica
(desintegracion) y alteracion quimica
(descomposicion) de las rocas de la superficie
terrestre, o cerca de ella
– Procesos gravitacionales – transferencia de roca y
suelo pendiente abajo por influencia de gravedad
– Erosion – eliminacion fisica de material por
agentes dinamicos como agua, viento y hielo
Meteorizacion
 Dos
tipos: mecanica y quimica
 Meteorizacion
mecanica – Fuerzas fisicas
rompen la roca en trozos cada vez mas
pequenos sin modificar composicion mineral
de la roca
 Tipos:
–
–
–
–
Fragmentacion por el hielo (frost wedging)
Descompresion
Expansion termica
Actividad biologica
Fragmentacion por el hielo
(frost wedging)

Ocurre por ciclos repetidos de congelacion y deshielo

H2O liquida se expande ~9% cuando se congela
– Congelacion en un espacio confinado ejerce mucha P
hacia afuera sobre paredes del lugar donde esta

H2O se mueve por grietas de las rocas y al congelarse,
expande y aumenta tamano de aberturas

Despues de varios ciclos, la roca se rompe en
fragmentos angulares – rotura por cuñas de hielo

Comun en zonas frias o montañosas que sufren ciclos
congelacion-deshielo diariamente
Fragmentacion
por el hielo
Descompresion (unloading)
 Grandes
masas de roca ignea (en particular
granito) son expuestas a erosion y empiezan a
soltarse losas concentricas: lajeamiento
 Proceso de descompresion: roca es elevada y
expuesta por erosion, la alta P se reduce, y
ocurre expansion rapida, incluso para producir
fracturas y hasta estallidos por P
 Domos de exfoliacion - meteorizacion causa
que la roca se fisure en capas que son
gradualmente removidas
Lajeamiento:
Fracturacion en capas delgadas
Domos de
exfoliacion
Expansion termica
 Causadas
por ciclo
diario de T, que puede
desintegrar las rocas
 Comun en desiertos –
variaciones diurnas de
>30o C
 Calentamiento causa
expansion y
enfriamiento causa
contraccion
Actividad
biologica
 Actividad
de
organismos: plantas,
animales excavadores,
seres humanos
 Ejemplo: raices
vegetales que crecen en
las fracturas entre las
rocas buscando
nutrientes y H2O,
pueden romper la roca
Meteorizacion quimica
 Descomposicion
o transformacion quimica
de la roca en uno o mas compuestos nuevos
 Agente
mas importante: H2O
– Responsable de transportar los iones y
moleculas envueltas en procesos quimicos
– Participa de las reacciones quimicas
 Procesos:
disolucion, oxidacion, hidrolisis
Disolucion
 Rompimiento
de un mineral en sus iones o
moleculas, en el H2O.
 Mayoria de los minerales son insolubles en H2O
pura, pero la presencia de una cantidad incluso
pequena de acido aumenta mucho la fuerza
corrosiva del H2O
– Ej. acido carbonico formado cuando el CO2 de la
atmosfera se disuelve en las gotas de lluvia
– Sustancia descompone con facilidad la mayoria de las
rocas y origina productos hidrosolubles
 Halita
es uno de los minerales mas hidrosolubles
Disolucion de halita
Oxidacion
Reaccion quimica en que un compuesto pierde
electrones
 O2 se combina con Fe para formar oxido ferrico (color
marron rojizo) – el Fe
se oxida porque pierde
electrones en favor de O2
 Adicion de H2O aumenta
velocidad de reaccion
 Importante en
descomposicion de minerales
ferromagnesianos (forman
ej. hematita)

Hidrolisis
Reaccion de cualquier sustancia con H2O
 Adicion quimica de iones de H+ y OH- en H2O a la
estructura interna de un mineral para producir otro
 Iones de H+ son los que atacan y sustituyen a otros
 Comun en descomposicion de silicatos

– Ej. granito – compuesto de cuarzo + feldespato potasico:
iones H+ atacan y sustituyen los iones K+ en la estructura
del feldespato. El K se convierte en nutriente o en
bicarbonato potasico. Se produce ademas una arcilla:
caolinita. Cuarzo es resistente a la meteorizacion.
– Arcillas: productos finales de met., estables en la
superficie
Productos de meteorizacion de
silicatos mas comunes
Alteraciones causadas por
meteorizacion quimica
Descomposicion de minerales inestables
 Generacion o retencion de minerales estables en la
superficie terrestre
 Meteorizacion esferoidal: Produce formas
redondeadas o esfericas - H2O ataca fragmentos
rocosos angulosos a traves de grietas. Esquinas son
afectadas mas facilmente (mayor area de superficie)
 Descamacion esferica: capas externas se desprenden
y la met. quim. penetra mas en roca

– PQ? Minerales se meteorizan a arcillas, aumentando tamano
(por adicion de H2O) y ejerciendo fuerza al exterior
debilitando la roca y causando el desprendimiento de capas
concentricas
Meteorizacion
esferoidal
de roca
fracturada
Descamacion esferica
Velocidades de meteorizacion
 Factores
que afectan el tipo y velocidad:
– Area de superficie: met. mecanica ayuda la met.
quim. porque aumenta el area de superficie
– Caracteristicas de la roca:
 Prop.
fisicas + quimicas
 Resistencia de sus minerales, ej. cuarzo en arenisca y
cuarcita
 Rocas que contienen calcita (calizas y marmol):
– Se disuelven facilmente en soluciones acidas debiles
– Resistencia al ambiente local: solubles en climas humedos,
pero muy resistentes en climas aridos
 Silicatos
se meteorizan en el mismo orden que su orden de
cristalizacion
Fragmentacion mecanica aumenta el
area de superficie disponible para
la meteorizacion quimica
Meteorizacion de silicatos comunes
Lapidas: granito vs. marmol
Cont. Velocidades de meteorizacion
 Clima
– Caracteristicas de T y humedad en superficie –
control principal de meteorizacion a largo plazo
– Ambiente optimo: altas T + alta humedad
 Meteorizacion
diferencial
– Rocas no se meteorizan uniformemente por
factores regionales y locales
– Resulta en muchas formaciones y terrenos
inusuales
Suelo
 Combinacion
de materia mineral y organica,
H2O y aire
– Es la porcion de la capa de roca y fragmentos
minerales producidos por meteorizacion (regolito)
que sustenta el crecimiento de las plantas
– Humus (restos descompuestos de la vida animal y
vegetal – materia organica) es un componente
pequeno, pero esencial
Principales componentes del suelo:
½ volumen – mezcla de roca desintegrada y descompuesta
(materia mineral) + humus; ½ volumen – espacios porosos
entre particulas solidas donde circula H2O y aire
Cont. Suelo
 Factores
formadores del suelo
– Roca madre
Fuente
de materia mineral meteorizada a partir
de la cual se desarrolla el suelo
Residuales (roca madre es el substrato rocoso) o
transportados (se desarrollan sobre sedimento
no consolidado, en parte ya meteorizado)
– Tiempo que toma la formacion del suelo
varia para diferentes suelos, dependiendo de
condiciones geologicas y climaticas
Cont. Factores formadores del suelo
– Clima
Factor
mas influyente en la formacion del suelo
T y precipitacion: elementos que ejercen el
efecto mas importante sobre la formacion del
suelo
Controla la vida animal y vegetal presente
– Plantas y animales
Influencian
propiedades fisicas y quimicas del
suelo
Proporcionan materia organica
Cont. Factores formadores del suelo
– Topografia/pendiente
Pendientes
empinadas – suelos poco
desarrollados (cantidad de H2O no es suficiente
y erosion es acelerada)
Terreno optimo para formacion de suelo:
superficie plana o ligeramente ondulada en
tierras altas (erosion minima e infiltracion
suficiente de H2O en el suelo)
Relacion topografia-grosor suelo
Perfil del suelo
Procesos de formacion del suelo actuan de la
superficie hacia abajo
 Diferencias verticales (composicion, textura,
estructura y color) se llaman horizontes – zonas o
capas de suelo

– Horizonte O (negro)
 Acumulacion
de materia organica debajo de vegetacion
 Caracterizado por material de plantas descompuesto
– Horizonte A (marron)
 compuesto
por materia mineral y organica
 actividad biologica: se encuentra humus, a veces hasta 30%
 Horizontes O y A forman la capa superficial del suelo
Cont. Perfil del suelo
– Horizonte E – poca materia organica
Zona
de eluviacion y lixivacion (percolacion de
H2O hacia abajo remueve elementos del A y los
lleva al B)
– Horizonte B – zona de acumulacion
(material acumulado por percolacion hacia
abajo de la capa de encima)
– Horizonte C – roca madre parcialmente
alterada
– Horizontes O, A, E y B = solum o “suelo
verdadero”
Perfil ideal
del suelo
Perfil del suelo demostrando los
diferentes horizontes
Dakota del Sur
Puerto Rico
Clasificacion de los suelos
 Variaciones
en la formacion de suelos a
traves de tiempo y distancia ha llevado a
gran variedad de tipos reconocidos de suelo
 Se
han establecido grupos usando
caracteristicas comunes
 Taxonomia
del suelo – sistema usado en EU
– 12 ordenes de suelo
Regiones globales del suelo
Erosion del suelo
 Proceso
natural, parte del reciclaje constante
de materiales de la Tierra (ciclo de las rocas)
 Fuerzas erosivas principales: H2O + viento
 Velocidad de erosion depende de:
–
–
–
–
Caracteristicas del suelo
Clima
Pendiente/topografia
Tipo de vegetacion
 En
muchas regiones: velocidad de erosion de
suelos > velocidad de formacion de suelos
Erosion del suelo:
(A) 1 mm de suelo perdido produce ~5 tons de
material, (B) erosion en surcos o hondonadas
Cont. Erosion del suelo
 Sedimentacion
y contaminacion quimica
– Relacionado con erosion excesiva del suelo
– Ej. sedimentacion de toneladas de suelo en lagos,
pantanos y rios -- limita su uso para controlar
inundaciones, para abastecimiento de H2O, etc.
– Ocasionalmente particulas de suelo son
contaminadas con pesticidas usados en
agricultura: afecta ej. calidad del suministro de
H2O
– Conservacion de suelos: estructuras para cortar el
viento, trabajar tierras a lo largo de contornos de
colinas, practicas de cultivo especial, etc.