Ciclo roca suelo Ciclo erosivo Propiedades fisico - quimico de los minerales arcillosos Estructura de los minerales arcillosos Indice CICLO ROCA SUELO Según la ASTM : ² Suelo : Sedimentos u otras acumulaciones de partículas sólidas producidas por la desintegración física y química de las rocas, con o sin materia orgánica. ² Roca : Materia sólida mineral que se presenta en grandes masas o fragmentos. Según Terzaghi : ² Suelo es todo agregado natural de partículas minerales separables por medios mecánicos de poca intensidad, como la agitación en agua. ² Roca es un agregado de minerales unidos por fuerzas cohesivas, poderosas y permanentes. 1 1
CICLO ROCA SUELO Sedimentarias Sementación PROBABLE FUNDICION PROFUNDA Erosión Meteorización Igneas Sedimento Roca Arena Limo Arcilla, etc. FUNDICION DE ROCAS PROFUNDAS CALOR, PRESIÓN Y SOLUCIÓN Erosión Meteorización Metamórficas Calor, Presión, Solución CICLO ROCA SUELO Residuales : La velocidad de descomposición de la roca supera a la de arrastre de productos de la descomposición. Tipología de Suelos Sedimentarios o Transportados Etapas: Formación de sedimentos Transporte de sedimentos Depósito de sedimentos Artificiales : Terraplenes o rellenos 2 2
CICLO EROSIVO Roca Física In Situ : Cambios de T Crecimiento de cristales Tensiones de la corteza Gravedad Actividad Orgánica EROSIÓN Transporte : Gravedad Agua Viento Hielo Suelo Química Hidratación Hidrólisis Disolución Oxidación CICLO EROSIVO EROSIÓN FÍSICA IN SITU Cambio de T : ( Exfoliación ) Los cambios de T generan una fractura violenta, expansiones térmicas Crecimiento de Cristales : Aumento de cristales de agua, por ciclos de hielo - deshielo, producen fracturación de la roca, lo que depende del grado de porosidad. Acción orgánica : Tensión de la corteza : Por acción de vegetales y animales, rompen y desplazan la roca Rotura por efecto de esfuerzos de tensión mayores a la resistencia al corte. Las fallas se conocen como Diaclasas y Dislocaciones Gravedad : Debido a tracciones de macizos rocosos, sin soporte lateral. Fallas o diaclasas verticales 3 3
CICLO EROSIVO EROSION FISICA TRANSPORTE Y EROSIÓN Gravedad: Fuerza que contribuye a transportar el material de una zona alta a una baja de una roca ya erosionada Agua: Transporta y erosiona activamente, ya sea por lluvia, río o mar, fracturando y moliendo el trozo inicial Hielo: Efecto combinado de transporte y erosión por fricción : fracciona en partículas muy pequeñas y transporta partículas grandes Viento: Acción erosiva de materiales finos no cohesivos, transportando a grandes distancias CICLO EROSIVO EROSIÓN QUÍMICA Hidratación: Hidrólisis: Disolución: Oxidación: Adición de agua para transformar un compuesto en otro Aceleración del proceso con presencia de otros elementos Descomposición química por efectos del agua más anhídrido carbónico Disolución de una roca debido a la presencia de agua y anhídrido carbónico. Se generan grietas, cavernas y oquedades Se denomina a esto Fenómenos Kársticos Transformación de óxidos ferrosos en férricos ante la presencia de agua y T. 4 4
PROPIEDADES FISICO - QUIMICO DE LOS MINERALES ARCILLOSOS ARCILLA : Partículas menores a 0,002 mm (AASHTO) producto de la meteorización química, Las cuales presentan cohesión y plasticidad, compuestos. básicamente por silicatos de Al, Fe y Mg. MINERAL ARCILLOSO : Formaciones cristalinas constituidas por dos unidades estructurales : Tetraédrica y Octaédrica. De acuerdo a la organización de estas unidades, los minerales arcillosos se dividen principalmente en tres grupos : - Caolinitas : Espesor de 7 A ( 1A = 0,0001 micra ) - Ilitas : Espesor de 10 A - Montmorilonitas : Similar a las ilitas. PROPIEDADES FISICO - QUIMICO DE LOS MINERALES ARCILLOSOS Caolinitas: Ilitas: Montmorilonitas : Unidad octaédrica + tetraédrica hasta formar bloques de 500-1000 A de espesor. Estable, baja absorción, baja retracción y expansión. Formado por una estructura octaédrica entre dos tetraédricas, hasta formar bloques de 200-300 A. Por su adherencia son menos estables, poseen mayor absorción de agua y mayor potencial de expansión y contracción. Pero muy susceptibles a la absorción, formando bloques de 10-30 A. Son de muy alto potencial de expansión - contracción. 5 5
ESTRUCTURA DE LOS MINERALES ARCILLOSOS La arcilla posee dos unidades estructurales básicas : Tetraédrica y Octaédrica. La estructura laminar se forma cuando los iones de oxígeno se enlazan entre varias unidades, formando distintos tipos, con distintas características. ESTRUCTURA DE LOS PRINCIPALES MINERALES ARCILLOSOS Nombre Mineral Estructura Enlace Sup. Específica Caolinita De liga H 10-30 m2/g Haloisita H2O 40-50 m2/g Ilita K 50-100 m2/g Montmorilonita Débil entre iones Mg / Al 200-800 m2/g Vermiculita Mg 20-400 m2/g 6 6
ESTRUCTURA DE LOS MINERALES ARCILLOSOS Estructura : Distribución y orientación de las partículas de un suelo fino + - - - - - - - + - + + + + + + + - - - - - - - -+ Doble capa eléctrica : Negativa en la partícula y positiva en la zona próxima, formada por su estructura monovalente al sumergir la partícula en agua, aumentando además de volumen Estructura Floculada : Se produce cuando la resultante de fuerzas de atracción y repulsión es de atracción, moviéndose las partículas unas hacia otras. Mayor Resistencia al corte Mayor Permeabilidad Estructura dispersa : Es cuando la resultante de las fuerzas es de Repulsión; las partículas tienden a alejarse. Mayor resistencia a la Compresión Otras fuerzas que actúan en las arcillas son : Doble Capa, Fuerza de contacto, Tensión Superficial y Fuerzas de atracción de Van Der Waals. ESTRUCTURA DE LOS MINERALES ARCILLOSOS Representación de la estructura de la arcilla natural Estructura Floculada Estructura Dispersa Conectores Partículas de limo o arena Agregados 7 7
Erosión producto de la gravedad 8 8
Erosión producto del agua 9 9