15/09/2013. La alteración de los materiales terrestres. Meteorización y Rocas Sedimentarias. Meteorización y Rocas Sedimentarias

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1 Meteorización y Rocas Meteorización y Rocas Actividad de Control I: La alteración de los materiales terrestres Págs Guía de la asignatura Fecha de entrega: Martes 9/10/2012 al comienzo de la clase Trabajo individual 7. Sedimentos y Rocas 8. Génesis de las Rocas 9. Clasificación de las Rocas 1. Meteorización y Rocas 1. Meteorización y Rocas 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 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

2 1. Meteorización y Rocas 1. Meteorización y Rocas La Meteorización aporta materiales necesarios, tanto para los Suelos, como para las Rocas. Parte del material meteorizado (clastos) se acumula insitu y puede formar un suelo 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. 1. Meteorización y Rocas 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 7. Sedimentos y Rocas 8. Génesis de las Rocas 9. Clasificación de las Rocas 2005 Pearson Prentice Hall, Inc. 2

3 2. Meteorización Física 2. Meteorización Física METEORIZACIÓN FÍSICA 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 METEORIZACIÓN FÍSICA Rotura y disgregación de las rocas por procesos físicos, que no afectan a sus minerales constituyentes a) Dilatación por descarga Sierra de Gredos (Ávila) San Lorenzo del Escorial (Madrid) 2. Meteorización Física 2. Meteorización Física METEORIZACIÓN FÍSICA Rotura y disgregación de las rocas por procesos físicos, que no afectan a sus minerales constituyentes METEORIZACIÓN FISICA 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

4 2. Meteorización Física 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. Meteorización y Rocas 7. Sedimentos y Rocas 8. Génesis de las Rocas 9. Clasificación de las Rocas METEORIZACIÓN QUÍMICA Descomposición de las rocas por reacciones y cambios químicos que afectan a sus minerales constituyentes a) Carbonatación Consiste en la formación de ácido carbónico a partir de H 2 Oy de CO 2 atmosférico. (a) H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 H + +HCO 3 - Cambio en la composición mineralógica de la roca Minerales secundarios (neoformación) Depende de la estructura cristalina y composición química grado de solubilidad de los minerales La carbonatación aumenta la efectividad de la hidrólisis Actúa como principal mecanismo de disolución en rocas carbonatadas. (b) CaCO 3 + H 2 CO 3 Ca(HCO 3 ) 2 Calcita Bicarbonato cálcico (soluble) Agentes de alteración química: Oxígeno, ácidos y AGUA 4

5 b) Disolución Afecta a rocas y minerales con una elevada solubilidad en el agua, tales como evaporitas (yeso) y sales (halita). b) Disolución 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(HCO 3 ) 2 a partir de una carbonatación previa. CaCO 3 + H 2 CO 3 Ca(HCO 3 ) 2 Ca CO 2 + 2H 2 O Calcita + ácido carbónico Bicarbonato cálcico iones en solución c) Hidrólisis Consiste en la disociación de las moléculas de agua en iones Hidrogeno (H + ) e Hidróxilos (OH - ). H 2 O H + + OH - Agua Hidrógeno Hidróxilo Los H + sustituyen cationes de minerales primarios, cambiando su composición química y liberando sustancias en solución. 2KAlSi 3 O 8 +(H + +OH - )+2(H + +HCO 3- ) Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 + 2K + +2HCO SiO 2 Ortosa agua ácido carbónico Caolinita bicarbonato sílice d) Hidratación Pérdida o ganancia de H 2 O en la estructura cristalina de los minerales. Es una reacción química reversible, muy frecuente en evaporitas y minerales arcillosos (arcillas expansivas). 2(H 2 O) + CaSO 4 (CaSO 4 + 2(H 2 O)) Anhidrita Yeso (CaSO 4 + 2(H 2 O)) 2(H 2 O) + CaSO 4 Yeso Anhidrita Hidrólisis Feldespato K (Ortosa) Caolinita Es el mecanismo más importante de meteorización química. Yeso Anhidrita 5

6 e) Oxidación Consiste en la transformación del Fe 2+ de algunos minerales (Ej. pirita, siderita) en Fe 3+ en presencia de agua, permitiendo la formación de óxidos e hidróxidos férricos insolubles y muy estables. Por ejemplo: 4FeS H 2 O + 15O 2 4Fe(OH) 3 + 8H 2 SO 4 Pirita Limonita Ácido sulfúrico e) Oxidación Consiste en la transformación del Fe 2+ de algunos minerales (Ej. pirita, siderita) en Fe 3+ en presencia de agua, permitiendo la formación de óxidos e hidróxidos férricos insolubles y muy estables. 4Fe + 3O 2 2Fe 2 O 3 (Hematites) Es un proceso muy importante en la alteración de los silicatos ferromagnesianos (olivino, piroxenos, anfíboles, biotita) de las rocas endógenas (cristalinas). El Fe 2+ de los silicatos ferro-magnesianos se combina con el O para formar Hematites y limonita, en un proceso corto de tiempo. Hematites. Fuente: Wikipedia f) Intercambio catiónico Consiste en una transferencia de cationes (Ca 2+,Mg 2+,Na + yk + ) entre el agua rica en un catión y un mineral rico en otro. Por ejemplo: 2CaCO 3 + [Mg 2+ +H 2 O] CaMg(CO 3 ) 2 + [Ca 2+ + H 2 O] Calcita Dolomita METEORIZACIÓN QUÍMICA Descomposición de las rocas por reacciones y cambios químicos de sus minerales constituyentes a) Carbonatación b) Disolución H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 H + +HCO 3 - CaCO 3 + H 2 CO 3 Ca(HCO 3 ) 2 Ca CO 2 + 2H 2 O c) Hidrólisis d) Hidratación 2KAlSi 3 O 8 + H 2 O + 2(H + + HCO 3- ) Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 + 2K + + 2HCO SiO 2 2H 2 O + CaSO 4 [CaSO 4 + 2H 2 O] e) Oxidación 4FeS H 2 O + 15O 2 4Fe(OH) 3 + 8H 2 SO 4 f) Intercambio catiónico 2CaCO 3 + [Mg + + H 2 O] CaMg(CO 3 ) 2 + [Ca + + H 2 O] Dolomita. Fuente: 6

7 Meteorización y Rocas 4. Meteorización biológica METEORIZACIÓN BIOLÓGICA Hasta ahora, no se reconoce como tal. Tan solo la actividad orgánica favorece otros procesos de meteorización Raíces de plantas Degradación m.o. Fijan el suelo Favorecen la alteración mecánica Liberan ácidos Acidifica el medio Favorece la alteración química 7. Sedimentos y Rocas 8. Génesis de las Rocas 9. Clasificación de las Rocas Cantera de arenas. Torreiglesias (Sg) 4. Meteorización biológica METEORIZACIÓN BIOLÓGICA Hasta ahora, no se reconoce como tal. Tan solo la actividad orgánica favorece otros procesos de meteorización Raíces de plantas Degradación m.o. Fijan el suelo Favorecen la alteración mecánica Liberan ácidos Acidifica el medio Favorece la alteración química Meteorización y Rocas Actividad microbacteriana Aumenta el CO 2 del medio Acelera velocidad de reacciones químicas 7. Sedimentos y Rocas 8. Génesis de las Rocas 9. Clasificación de las Rocas QUELACIÓN Incorporación de cationes metálicos a moléculas de compuestos orgánicos (Quelatos). 7

8 5. Los Suelos 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 5. Los Suelos Meteorización y Rocas SUELO MAL CLASIFICADO 7. Sedimentos y Rocas 8. Génesis de las Rocas 9. Clasificación de las Rocas 8

9 6. Factores de la Meteorización 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 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 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 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 9

10 6. Factores de la Meteorización 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 Meteorización y Rocas 7. Sedimentos y Rocas 8. Génesis de las Rocas 9. Clasificación de las Rocas Zonas tropicales e intertropicales: Alteración química y suelos potentes Zonas desérticas y árticas: Alteración mecánica y suelos poco desarrollados 7. Sedimentos y rocas sedimentarias 7. Sedimentos y Rocas Tema 03 Rocas : 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 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 10

11 7. Sedimentos y rocas sedimentarias 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 7. Sedimentos y Rocas 8. Génesis de las Rocas 9. Clasificación de las Rocas Estructuras sedimentarias y fósiles en calizas del Cretácico Superior. Castrojimeno (Sg). 8. Génesis de las rocas sedimentarias Los tipos de rocas sedimentarias dependen de la naturaleza del material que las componen: Detríticas; compuestas por clastos de diferentes tamaños y forma 8. Génesis de las rocas sedimentarias 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. Químicas; (Bioquímicas) formadas a partir de precipitados químicos procedentes de aguas sobresaturadas en iones. Organógenas; formadas a partir de la acumulación de materia orgánica en diferente grado de descomposición. 11

12 8. Génesis de las rocas sedimentarias La removilización de los productos de alteración por los procesos de erosión, transporte y sedimentación da lugar a los SEDIMENTOS. Meteorización y Rocas 7. Sedimentos y Rocas 8. Génesis de las Rocas 9. Clasificación de las Rocas La compactación y cementación durante el enterramiento de los sedimentos (diagénesis) da lugar a las ROCAS SEDIMENTARIAS. a) Rocas Organógenas: CARBONES 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 12

13 b) Rocas detríticas b) Rocas detríticas Lutita Arenisca Pudinga Brecha Lutita con fósiles vegetales c) Rocas Bioquímicas 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: Cambios en las condiciones fisico-químicas del medio. Inducidos por procesos orgánicos. Las rocas sedimentarias bioquímicas más comunes son: Carbonatos Evaporitas Sales 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

14 c) Rocas Bioquímicas: CARBONATOS c) Rocas Bioquímicas: EVAPORITAS La más abundante es el YESO: (CaSO 4 )+2H 2 O Lumaquela Caliza fosilífera La mayor parte de calizas son de ambientes marinos, y con mucha frecuencia contienen fósiles c) Rocas Bioquímicas: SALES c) Rocas Bioquímicas: SILÍCEAS Sílex Halita Se forman a partir de: Aguas sobresaturadas en SiO 2 Acumulación de caparazones silíceos Radiolarita 14