METEORIZACIÓN Y SUELO. Geología Física Alberto Pérez Rojas

Transcripción

1 METEORIZACIÓN Y SUELO Geología Física Alberto Pérez Rojas

2 Meteorización y suelo 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

3

4 La máquina terrestre

5 La superficie terrestre cambia continuamente

6 Los Ciclos Geológicos Ciclo hidrológico Meteorización Procesos gravitacionales erosión Ciclo de las rocas Ciclo tectónico

7 meteorización y erosión sedimentos y vegetación vienen y van conforme al clima

8 Meteorización Destrucción y descomposición que sufren las rocas y minerales al estar expuestos al aire, el sol, el agua y a los agentes orgánicos.

9 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.

10 Procesos gravitacionales Transferencia de sedimentos pendiente abajo bajo la influencia de la gravedad.

11 Tipos de meteorización Lajamiento Físico Crecimiento de cristales Termoclastia Hidratación física

12 Hidratación química Disolución Químico Oxidaciónreducción Carbonación

13 Quelacion Biológico Acuñamientos, roturas, etc.

14 Meteorización Físico. Desintegración mecánica de las rocas.

15 Químico. Oxidación y disolución de los constituyentes minerales de las rocas.

16 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.

17 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.

18 La meteorización es la respuesta de los materiales de la corteza terrestre a un ambiente cambiante.

19 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.

20 Descompresión Reducción de la presión cuando la roca de encima es erosionada.

21 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.

22 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.

23 Cantos rodados El clasto de tamaño máximo que una corriente puede mover está determinado por la velocidad del agua. Carga de fondo

24 Acantilado socavado por la erosión del oleaje.

25 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.

26 Erosión eólica

27 transportación depositación erosión intemperismo La meteorización es favorecida por un relieve plano; se correlaciona con una tasa de erosión lenta. Independiente de la altitud.

28 meteorización mecánica 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.

29 Ciclo sedimentario Intemperismo (formación de sedimentos) Erosión Transportación Depositación Levantamiento Rocas Sedimentarias Litificación Consiste de las fases de intemperismo, transporte, depositación, litificación, levantamiento e intemperismo nuevamente.

30 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.

31 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.

32 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.

33 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.

34 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.

35 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.

36 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.

37 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.

38 La presencia de ácido carbónico (H 2 CO 3 ) aumenta la acidez de solución de meteorización. H 2 O + CO 2 = H 2 CO 3 = H + + HCO 3 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.

39 Oxidación El proceso de oxidación se produce cuando el oxígeno se combina con el hierro para formar óxido férrico: 4Fe + 3O2 = 2Fe2O3 (hematita).

40 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). Hidrólisis Alteración efectuada a nivel del mineral, en el contacto agua-cristal.

41 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.

42 Silicatos comunes Silicatos ferromagnesianos Silicatos no ferromagnesianos

43 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:

44 1. La arenación, que es un modo de alteración del granito en zonas templadas.

45 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.

46 Corte de un suelo tropical bajo una cobertera densa vegetal mostrando la alteración laterítica.

47 (augita) (hornblenda) (anortita) Ca Na (ortoclasa) (albita) K Si Fe Al El orden en el cual los silicatos se descomponen es básicamente el mismo que el orden de su cristalización.

48 Destrucción de la estructura cristalina ortoclasa kaolín 2 KSi 3 AlO H 2 O Si 2 O 5 Al 2 (OH) Si(OH) 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.

49 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, sericitas e illitas) Anfíbol (Hornblenda) Minerales arcillosos (clorita) Limonita Hematita Sílice K +, Na +, Ca 2+ Sílice Ca 2+, Mg 2+ Olivino Limonita Hematita (clorita) Sílice Mg 2+

50 Composición de los depósitos residuales formados por meteorización química intensa. Sílice Óxidos de hierro MINERALOGÍA Kaolín Alúmina hidratada TIPO ROCA Laterita INCREM ENTO DE INTEMP ERISMO Arcilla China Bauxita

51 La hidrólisis de tales cationes provoca así la concentración, por precipitación, de hidróxidos, llamados yacimientos minerales residuales (minerales de hierro y aluminio).

52 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.

53 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.

54 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.

55 SUELO Producto de la meteorización biológica. Parte del perfil de la meteorización en la cual dominan los procesos biológicos.

56 Suelo Pérmico Es dudosa la existencia de suelos anteriores a la colonización de las plantas durante el Devónico.

57 Cubre la mayor parte de la superficie terrestre.

58 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.

59 La Tierra como un sistema INTERFASE

60 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.

61 poros 5 % materia orgánica Composición volumétrica de un suelo en buen estado para el crecimiento vegetal.

62 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.

63 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

64 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.

65 Suelo, regolita y afloramientos de la roca madre en una colina. Los aluviones se depositan en el suelo de un valle adyacente.

66 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).

67 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.

68 2 Strahler N. Arthur y Strtahler H. Alan Geografía Física (2005) Madrid-Omega pág. 380 Horizontes o Perfiles del Suelo 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

69 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.

70 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. La erosión del suelo forma parte del reciclado constante de los materiales de la Tierra.