E i d S lErosin de SuelosSemana 1:

I d iIntroduccin

Dr. Andreas Fries

IntroduccinIntroduccinSobre las formas terrestres actan diferentes procesos:a) Procesos endgenosb) P b) Procesos exgenos

a) Procesos endgenosS d l i t i d l TiSe dan en el interior de la Tierra.Son fuerzas verticales y horizontales (= energa interna de la Tierra).

Provocan levantamientos y hundimientos fracturas desplazamientos yProvocan levantamientos y hundimientos, fracturas, desplazamientos ycompresiones. Estructuras geolgicas (montaas, volcanes)- Fuerzas verticales:Son movimientos muy lentos (epirognicos; levantamiento o hundimiento;isostasia)

F h i t l- Fuerzas horizontales:Son movimientos orognicos (deformacin y plegamiento de los sedimentos yrocas; tectnica de las placas)

Lenta elevacin (formacin de cordilleras) Lenta elevacin (formacin de cordilleras)

b) Procesos exgenos

Actan directamente en la superficie terrestre (exterior de la Tierra).

- Clima (temperatura, viento)A i d l hi l- Accin del agua y hielo

- La vida (plantas, animales y el hombre)

Los procesos exgenos influyen fuertemente en la formacin del suelo y suerosin!

Factores mas importantes:- Clima

Material materno/paterno (rocas)- Material materno/paterno (rocas)- Relieve-Tiempo

Constitucin interna de la TierraLa Tierra esta constituida por 3 componentes principales, los cuales varan encomposicin qumica, mineral y densidad!

Corteza:- Espesor entre ~10 y ~70 km

S d d l i t i l di ti id d M h i i- Separado de las zonas interiores por la discontinuidad Mohorovicic- Contiene materiales baslticos (Si, Fe y Mg; ocanos) y granticos (Si y Al;continentes)

Densidad especifica (Ocanos: 3 1g/cm Continentes: 2 7g/cm)- Densidad especifica (Ocanos: ~3.1g/cm, Continentes: ~2.7g/cm)

Manto:- Entre la corteza y el ncleoEntre la corteza y el ncleo- Divisin en 2 zonas (externo y interno), compuestos por materiales ultrabsicos(olivino 50.65%; piroxenas 10.30%; granates 10.15% y espinela 2.30%)- Densidad especifica (~ 3.3 g/cm limite del Manto externo)Densidad especifica ( 3.3 g/cm limite del Manto externo)

Ncleo:- Es metlico fundamentalmente de Fe (90%) y Ni (8%)- Es metlico, fundamentalmente de Fe (90%) y Ni (8%)- Divisin en 2 zonas (externo y interno)

IsostasiaLa corteza continental tiene un espesor promedio de 40km, la corteza ocenica8km. Ambas nadan encima del manto, por su densidad especifica mas baja

Isostasia

j= Isostasia.

Principio de Arqumedes:Todo cuerpo sumergido en un fluido, experimenta un empuje vertical y haciaarriba igual al peso de fluido desalojado.

L t d b i t f d l t i Las cortezas deben sumergirse tan profundo en el manto como sea necesariopara suprimir la misma masa del manto, la cual tienen las cortezas. La corteza ocenica sumerge mas adentro al manto por la densidad especificamas altamas alta.

Formula:

Donde: Pc = Profundidad del la sumersin de la corteza, Dc = Espesor de lacorteza, Sc = Densidad especifica de la corteza y Sm = Densidad especifica del, c p y m pmanto

Corteza ocenica:

Corteza continental:

Formula para la altura de la emersin:

La corteza continental emerge ~2km mas alto del manto que la cortezaocenica!

En regiones montaosas la corteza continental debe sumergirse mas En regiones montaosas la corteza continental debe sumergirse masadentro en el manto!

Consecuencia de la natacin:La corteza debe sumergir mas adentro al manto con carga adicional y emergermas afuera del manto con descargo (como los barcos).g ( )

Depresin isosttica sedimentaria:Una carga adicional puede ser el deposito de sedimentos en tierra baja.

Elevacin isosttica erosiva:U d i d d iUn descargo ocurre por erosin o denudacin.

Formula:

Donde: H = Altura de la depresin (-) o elevacin (+) de la corteza,d = promedio de la erosin (+) o deposito (-),Sr = Densidad especifica de la roca erosionada o depositada,Sm = Densidad especifica del manto (3.3 g/cm)

Ejemplos:

- Erosin de una roca con una densidad especifica de 2.5g/cm; d=1m.

- Sedimentacin de un material con una densidad especifica entre 1.5g/cm yp g y2.0g/cm; d =1m.

La densidad especifica de un material depositado es mas baja por laporosidad del deposito.

La isostasia solo puede compensar por una parte variacin de laelevacin por causa de erosin o deposicin; pero a largo plazo!elevacin por causa de erosin o deposicin; pero a largo plazo!

Hidro Isostasia:Una carga adicional de la corteza se produce tambin cuando un gran volumende agua se forma en la superficie terrestre ( depresin).C d l l d di i d l t t d lCuando el volumen de agua disminuye o desaparece completamente de lasuperficie terrestre se produce una descarga ( elevacin).

Glacial Isostasia = Cuando la carga o descarga esta provocado por el hieloGlacial Isostasia = Cuando la carga o descarga esta provocado por el hielo(glaciares, capas polares).

Ejemplo:Ejemplo:Groenlandia: Hielo 3000m de profundidad,Antrctica: 4000m de profundidad,Densidad especifica del hielo = 0.9 g/cm.Densidad especifica del hielo 0.9 g/cm .

Elevacin isosttica desde la ultima era de hielo

a) Escandinavia b) Canad

Material de la cortezaMaterial de la cortezaRocas / Minerales

Las rocas son el material de la corteza y la base para la formacin de los Las rocas son el material de la corteza y la base para la formacin de lossuelos.

Las rocas son agrupaciones de minerales que se presentan en grandes Las rocas son agrupaciones de minerales, que se presentan en grandesmasas homogneas consolidadas.

Un mineral es una especie qumica definida natural y homognea que Un mineral es una especie qumica definida, natural y homognea, quepresenta las mismas caractersticas en cada una de sus partes.

Existen rocas simples y rocas compuestas:Existen rocas simples y rocas compuestas:

- Rocas simples estn constituidas por un solo mineral (p.ej. calcitaCaCO3 y cuarzo SiO2)CaCO3, y cuarzo SiO2)

- Rocas compuestas estn formadas por la unin de dos o masminerales (p.ej. granito, gabro, basalto,)(p j g , g , , )

Granito:Componentes mas importantes:

- Ortoclasa (40-60%, rojo a rosado)- Feldespato plagioclasa (0-30%, beige)- Cuarzo (20-40%, transparente a blanco)- Biotita (0-15%, obscuro)

La minerales contienen solo algunos elementos:

Los primeros 8 elementos componen mas de 99% de la substancia de las rocas!

Los gelogos clasifican las rocas en 3 tipos bsicos:Los gelogos clasifican las rocas en 3 tipos bsicos:

1) Rocas gneas2) Rocas sedimentarias2) Rocas sedimentarias3) Rocas metamrficas

1) Rocas gneas:) gTodo las rocas que se han formado por el enfriamiento de magma o lava.

Magma:Es una materia fundida, localizada en las capas inferiores de la Tierra (Manto),donde se encuentran los minerales mezclados en una masa incandescente.

Lava:Es la forma de magma cuando sale a la superficie terrestre por medio de losvolcanes.

Las rocas gneas se dividen segn su gnesis:a) Rocas efusivas o volcnicasb) R i t i l t ib) Rocas intrusivas o plutnicas

a) Rocas volcnicas:)Rocas que han salido al exterior por medio de un volcn (Lava) y han sufridoun enfriamiento rpido.

Su estructura es cristalina fina (grano fino = afanertica), porquehaba poco tiempo para el crecimiento de cristales por el enfriamientorpido.

Contiene menos substancias que las rocas intrusivas, porque loscomponentes gaseosos escapan a la atmosfera antes del enfriamiento.

Ejemplos:

B lt A d itBasalto Andesita

b) Rocas plutnicas:Rocas que se han enfriado en partes mas profundas de la corteza(Magma). Aparecen en la superficie gracias a la erosin.

Su estructura es cristalina gruesa (grano grueso = fanertica).Los cristales estn visibles a simple vista, por el enfriamiento lento pordebajo de la superficie terrestre.

GabroGranito

Diorita

c) Porfirticos:c) Porfirticos:Esos rocas gneas constan de una matriz cristalina fina con algunos cristalestoscos. Se forman durante un enfriamiento de 2 etapas.

= posicin intermedia entre fanertica y afanerticaposicin intermedia entre fanertica y afanertica

d) Vidrio volcnico:Cuando el enfriamiento es muy rpido, no se forman cristales y se produce unvidrio volcnico (p ej Obsidiana o Pumicita de lava gaseosa)vidrio volcnico (p.ej. Obsidiana o Pumicita de lava gaseosa).Parece como vidrio, porque es amorfo, es decir las molculas estn distribuidasde forma irregular.

Rocas gneas

Las rocas gneas se puede clasificar por su composicin qumica y mineral:

S di id l t id l liSe divide a las rocas entre rocas cidas y rocas alcalinas.= Las rocas cidas contienen mucho SiO2; las alcalinas poco SiO2.

Rocas cidos son los feldespatos (p.ej Ortoclasa KAlSi3O8) y el cuarzo (SiO2).Estos minerales son claros con un peso especifico bajo (entre 2.5 y 2.65kg/dm)kg/dm)

Rocas alcalinas contienen minerales de magnesio (Mg) y hierro (Fe)Rocas alcalinas contienen minerales de magnesio (Mg) y hierro (Fe),como la Hornablenda (Ca(Mg,Fe)3(SiO3)4) y Olivino ((Mg,Fe)2SiO4).Estos minerales son obscuros con un peso especifico alto (entre 2.9 y 3.6kg/dm)kg/dm )

2) Rocas sedimentarias

Son rocas que se forman por sedimentacin o depsito de materiales orgnicos oi i

La mayora de las rocas sedimentarias tienen su origen en la meteorizacin de

inorgnicos.

y grocas.El material es erosionado, transportado y finalmente depositado.

De los depsitos se forman las rocas sedimentarias por solidificacin, la cualse produce por la presin de las capas superiores, y el empaste conaglomerantes diferentes.

Las rocas sedimentarias se dividen en 3 grupos:a) Rocas clsticasa) Rocas clsticasb) Rocas qumicasc) Sedimentos orgnicos

a) Rocas clsticas)

Estas rocas constan de fragmentos o partculas obtenidas de lameteorizacin.Dependiendo del tamao de las partculas, se dividen en los siguientessedimentos y rocas:

Lutita:Es la mas abundante de las rocas sedimentarias. Esta formada de limos yyarcillas.

Arenisca:Es compuesta esencialmente por granos de arena.

Conglomerado:Conglomerado:Es compuesta por guijarros entremezclados con arena.Si los granos son angulares, se llama brecha (transporte por glaciares);Si los granos son redondeados, pudinga (transporte por ros).Si los granos son redondeados, pudinga (transporte por ros).

L l t t l d ill ( (SiO ) idLos aglomerantes mas comunes son partculas de arcilla. (cuarzo (SiO2) y oxidode hierro (Fe2O3).

Arenisca

Conglomerado

b) Rocas qumicas

1) Caliza:- Contiene principalmente calcita (CaCO3).- Existen varios tipos segn su composicin y apariencia fsica (Conchas,fsiles, arena, etc.).- Reacciona rpidamente con el acido clorhdrico diluido (HCl)

R iReaccin:

Una composicin de cal y arcilla (35-60%) se llama marga. hasta 35% de arcilla = Marga de cal Desde 65% de arcilla = Marga de arcilla Desde 65% de arcilla = Marga de arcilla

2) Dolomita:Es una caliza en la que partes de la calcita han sido reemplazado porEs una caliza en la que partes de la calcita han sido reemplazado pormagnesio (CaMg(CO3)2)Es muy parecido a la caliza, aun la reaccin con acido clorhdrico diluido (HCl) eslenta a ningunalenta a ninguna.

Reaccin de caliza con HCl

3) Rocas salinas o evaporitas3) Rocas salinas o evaporitas

Son sales, las cuales se formaron por la evaporacin de lquidos (principalmenteagua del mar)agua del mar).En regiones ridas (secas) se pueden formar por la deshidratacin de lagos oporque los lquidos capilares del suelo suben a la superficie donde se evaporan.

Ejemplos: Anhidrita (CaSO4), Yeso (CaSO42H2O), Halita (NaCl) y Silvina (KCl)

Solo en regiones ridas se encuentran estas rocas sedimentarias en lagsuperficie, por su solubilidad alta (Karst).

c) Sedimentos orgnicos o bioqumicos:) g q= Veta de carbn, petrleo y gas natural

Generalmente se encuentran en grandes profundidades, porque no tienen granimportancia en el proceso de la erosin, pero son muy importantes para laproduccin de energa.

3) Rocas metamrficas3) Rocas metamrficas

Son rocas gneas o sedimentarias que han sido sometidas a fuertes presiones yaltas temperaturasaltas temperaturas, presentan cambios en su estructura qumica interior = metamorfismo.

El metamorfismo se produce en el interior de la corteza terrestre, donde las rocassufren cambios qumicos y estructurales, por contacto con magma y alta presin.Las altas presiones dentro de la corteza terrestre reducen el espacio ocupado porl d lla masa de la roca.

Re-cristalizacin y formacin de nuevos minerales (p. ej. mica) con unarreglo atmico mas compactoarreglo atmico mas compacto.

Existen varios mecanismos del metamorfismo.

Los mas importantes son:- Metamorfismo por contacto- Metamorfismo regional- Metamorfismo regional

1) Metamorfismo de contacto:Se da por la introduccin de soluciones magmticas.En la superficie de contacto los elementos de la roca se reemplazan por otrosEn la superficie de contacto los elementos de la roca se reemplazan por otros.Con aumento de la distancia a la zona del contacto, el metamorfismo en laroca es solo parcial.

2) Metamorfismo regional:Se da cuando las rocas formadas son bajadas hacia adentro de la cortezaSe da cuando las rocas formadas son bajadas hacia adentro de la cortezaterrestre (p. ej. Escape tectnica).Aparece en reas extensas a varios km de profundidad y afecta a miles dekm de roca.km de roca.

Formacin de muchos minerales nuevos (granates, clorita, biotita etc.)

Para clasificar las rocas metamrficas se utiliza su textura:a) Rocas metamrficas foliadasb) Rocas metamrficas no foliadas

a) Rocas metamrficas foliadasa) Rocas metamrficas foliadas

- EsquistosoqSe forman cerca de la superficie, donde la presin influye mas el metamorfismoque la temperatura (p.ej. esquisto arcilloso).

- FilticoSe forman mas profundo, donde la temperatura juega un papel mas importante.El porcentaje de mica es mas alto.

- SchisteSe forma en la zona media de la corteza. Los cristales de mica son visibles asimple vista. Frecuente es cuarzo y otros minerales paralelos a la esquistosidad.

- GneisS f l i f i d l t ( lt i lt t tSe forman en las zonas inferiores de la corteza (alta presin y alta temperaturaen estas profundidades). Contienen cristales gruesos como los plutnicos, perodispuestos en paralelo.

F i l t i t li i Fusin completa con re-cristalizacin

b) Rocas metamrficas no foliadas

Los rocas mas comunes de este grupo son el Cuarcita y el Mrmol.

- CuarcitaSe origina por metamorfismo de piedras areniscas ricas en cuarzo. El cuarzo serecristaliza y las partculas de arcilla se transforman en cristales de mica.

- MrmolProviene del metamorfismo de las calizas (caliza o dolomita)

Re cristalizacin de CaCO Re-cristalizacin de CaCO3

Ambos tipos son muy parecidos a simple vista, pero el Mrmol reacciona con HClh bl dy es mucho mas blando.

Reaccin de mrmol (caliza metamrfica) con HCl

Todas las rocas expuestos a la atmosfera sufren meteorizacin fsica,qumica o biolgica.

La estructura y/o la composicin se transforma O i t i l i l lt ( E i ) Origen a materiales minerales sueltos ( Erosin).

Los productos de la meteorizacin o descomposicin de las rocas liberanelementos que sirven de nutrientes para plantas.Los materiales orgnicos (plantas animales) e inorgnicos (rocas) sonLos materiales orgnicos (plantas, animales) e inorgnicos (rocas) sonfundamentales para la formacin de los suelos.