clase meteorizacion y_erosion
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27/11/2014
Fuente: Universidad de Chile. 1
GEOLOGÍA GENERAL
Meteorización y Erosión
Profesor: José Arturo GuartánGEOLOGIA Y MINAS
UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJA
Procesos Geológicos
• Procesos Internos (Endógenos): Tectónica de placas Magmatismo,
• Procesos Externos (Exógenos):Sedimentación, Depositación
Volcanismo
Meteorización, Erosión,
Meteorización
Meteorización: es una serie de procesos físicos, químicos ybiológicos que ocurren cerca o en la superficie y que cambia laspropiedades de las rocas o del suelo. NO involucra movimiento
Disgrega la roca en componentes más pequeños que son transportadoscomo sedimentos.Es parte del Ciclo de las Rocas
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Ciclo de la Rocas
• Es el procesocontinuo yreversible queilustra comouna roca setransforma enotra.
“Una roca es lamateria prima deotra roca”.
•
Tipos de Meteorización
• Mecánica (o Física): Incremento de la area superficial pordisgregación física de fragmentos o bloques para formar partículasde menor tamaño. No hay cambio en la composición mineral.
• Química: Descomposición de minerales por reacciones químicascon agua, sustancias disueltas o aire. Hay remosión y/o adicción deelementos que cambian la composición mineral (formación deminerales nuevos).
• Biológica: Disgregación de las rocas por acción de organismosvivos (plantas, animales excavadores, líquenes)
Factores de Meteorización
• Intrínsecos (internos)–––
Mineralogía y TexturaPorosidadEstructura
• Extrínsecos (externos)–––––
ClimaAgua subterraneaVegetaciónTopografíaTiempo
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Factores de Meteorización
Area Superficial: A menormayor es el area superficial
tamaño de partículas
• Ejemplos:– Pedazos de hielo
enfrían más rápidoAzucar granulada sedisuelve más rápidoA mayor superficieexpuesta de la rocamayor es lameteorización
–
–
Factores Intrínsecos: Estabilidad MineralEstabilidad
Creciente
Temperatura
de Cristalización Decreciente
Olivino Rica en Ca
Piroxeno
Anfibol
Biotita
Rica en Na
Feldespato K
Muscovita
Cuarzo
Factores Intrínsecos: Estabilidad Mineral
Factores Intrínsecos: Textura
Grano fino vs grano grueso:
Cuál tiene mayor area superficial?
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Factores Intrínsecos: Porosidad
Arenisca
Proporción de huecos en elmaterial (roca)
Factores Intrínsecos: Estructura
Estructuras de las rocas puedenfacilitar la acción de agentes demeteorización
- Fracturas- Planos de debilidad
Factores Extrínsecos: Clima
Temperatura ylluvia sonfactoresrelevantes
Alta temperaturay altaprecipitaciónmaximizan lameteorizaciónquímica
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Factores Extrínsecos: Nivel Agua Subterranea
Bajo el nivelfreático rocassaturadas enagua
Sobre el nivelfreático poroscon agua y aire
Factores Extrínsecos: Vegetación
Efectos de tipo mecánico y químico
Factores Extrínsecos: Topografía
• Pendientes fuertestienden a ser afectadasen mayor medida porremosión de material
• Además puede influir enel grado de irradiaciónsolar
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Tipos de Meteorización Fisica
Mecánica (o Física): Incremento del area superficial pordisgregación física de fragmentos o bloques parapartículas más pequeñas. No hay cambio en lacomposición mineral
formar
••
Fragmentación por HieloExpansión por Descompresión – DomosExfoliaciónExpansión y Contracción TérmicaMeteorización por Precipitación de SalesAbrasión
de
•••
Fragmentación por Hielo (Gelifracción)
Producido por agua en fracturas quese congela – Cuñas de hieloPropiedad del agua de expandirse(10%) cuando se congelaCiclo repetitivoMás importante en zonasmontañosasVariación diaria extrema detemperaturaPuede afectar pavimentos
•
•
••
•
•
Fragmentación por Hielo - Etapas
Hielo
Agua
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Expansión por Descompresión
• Se produce cuando grandes masas de roca (generalmente intrusivos)quedan expuestas a procesos superficiales.Hay menos presión sobre estas rocas (descompresión) lo que produceque estas se expandan.Esto genera capas de roca que se rompen (lajeamiento) y se separandel cuerpo rocoso.Estas capas (o lajas) forman Domos de Exfoliación.
•
•
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Domos de Exfoliación
Domos de Exfoliación
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Expansión y Contracción Térmica
Ocasionada por repetición diaria de calentamineto yenfriamiento de la roca
Calor produce expansión, enfriamiento producecontracción
Minerales tienen indices de expansión diferentes seexpanden y contraen a diferentes razones lo que produceestres a lo largo de los bordes de los minerales
Típico en ambientes desérticos o producto de incendios
Meteorización por Formación de Sales
• Elementos de la roca se combinan conagua y la atmósfera para producirminerales solubles que cristalizan enlos poros de la roca o en fracturas
• Realizan un efecto mecánico (perotambien involucra un proceso químico)– disgregación de la roca
• Sales: CaSO4.2H2O, Na2SO4,Na2CO3.H2O, NaCl, KCl, NaF, KF
Abrasión
• Abrasión: acción mecánicade roce y desgaste queprovoca un agente deerosión de una roca
• Agua: rios, oceanos, lluvia• Hielo: glaciares• Viento• Gravedad
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Actividad Biológica
Animales excavadores (conejos, ardillas,hormigas, lombrices y otros) hacenagujeros en el suelo. Estos agujerospermiten aire y agua interactuen con laroca
Raices vegetales crecen en fracturas –producen cuñas que resquebrajan la roca
Líquenes y musgos producen ácidos débilesque afectan a la roca
Involucra tanto Meteorización Física como Química
Meteorización Química
Descomposición de minerales por reacciones químicas conagua, químicos disueltos o aire. Cambio en la composiciónmineral y en las propiedades físicas y químicas. Cambio enla mineralogía que llevan a la desintegración de la roca.
• Ocurre rápidamente enambientes húmedos ycálidos
• Se necesita agua para lasreacciones químicas
Meteorización Química
Cuál es el efecto del area superficial enla Meteorización Química?
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Meteorización Química
• Ocurre más rápidamente en los bordes y esquinas de bloques oafloramientos de roca (areas más expuestas a la acción de agentesde meteorización). A través de grietas o DiaclasasEstos procesos de meteorización redondean a los bloques –Meteorización esferoidal
•
Tipos de Meteorización Química
Resulta principalmente de la acción de agua,lluvia ácida, oxígeno, dióxido de carbono,organismos vivos ydescomposición de
DisoluciónOxidaciónHidrólisis
ácidos producidosplantas
por la
•••
Disolución
• Muchos minerales sedisuelven en agua– Halita
• Formación de una solución(ej. Acido carbónico)
• Calizas y Mármolcontienen Carbonato deCalcio y son solubles enagua ácida
• Lápidas de Mármol yestatuas son susceptiblesa la meteorización químicapor disolución
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Topografía Cárstica
• Es un tipo de paisaje se da en regiones de alta precipitación endonde existen calizas cerca de la superficieSe caracteriza por la formación de grutas, dolinas, rios quedesaparecen o emergen de cerros o colinasProducto de meteorización química de calizas (disolución no dejaresiduo)
•
•
Topografía Cárstica
Dolinas
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Grutas
Cuevas y grutas típicamenteformadas en calizas
• espeleotemas – rocasformadas por precipitaciónde calcita (CaCO3)Forma roca llamadatravertino
•
– estalactitas – a partir deltechoestalagmitas – a partir delsuelo
–
Lluvia Acida
• SO2 y CO2 son liberadosa la atmósfera paraposteriormentecombinarse con aguaformar lluvia ácida
y
• Un aumento de estosgases conlleva a unaumento deprecipitaciones ácidasun aumento de lameteorización química
y
• Afecta a organismos vivos y rocas
Lluvia Acida
• Lluvia se combina con CO2 de la atmosfera yse vuelve ácida.
• El agua percola a través del suelo eincorpora más CO2 de la parte superior delsuelo y se hace aún más ácida. Ácidostambién producto de animales y plantas.
• Una roca que contiene feldespato K, sealtera para formar arcillas debido a la accióndel agua ácida.
• El agua transporta en solución iones y SiO2
al agua subterránea o a esteros.
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Hidrólisis
Meteorización Química deFeldespato K
Feldespatos se alteran aarcillaFeldspatos = estables aalta temperatura y presión
Arcillas estables bajocondiciones de la superficieterrestre
Cuarzo muy estable. No sealtera
Feldespato K Caolinita (arcilla)
Oxidación
PiroxenoFeSiOMinerales pueden combinarse
con el oxígeno para formarnuevos minerales que tienenuna dureza menor
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Disolución
Fe+2 SiO2
Minerales que tienen Feque son más fácilmenteatacados por el oxígeno
Ejemplos:MagnetitaPirita
son los O2
Oxidación
Fe+3
H O2
Ferromagnesianos(Piroxeno, Biotita)
HematitaFe2O3
Oxidación
PiritaFeS2
LimonitasFe(OH)3
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Erosión
• Erosión es la remosión de materiales geológicos por agentesnaturales. Existe movimiento del material.
• Algunos de estos agentes son:• Glaciales, viento, agua (rios, oceanos), huracanes, tornados,
volcanes, terremotos, flujos de barro, avalanchas• La meteorización involucra dos procesos (mecánica y química) que
generalmente actúan juntos para romper/alterar las rocas. Estosprocesos actúan en el sitio. No hay movimiento
• El agua es el agente de erosión más importante (rios, esteros,oceános)
Tipos de Erosión
Erosión por impacto de gota de lluvia:mueve partículas pequeñas del suelo
Erosión Eólica (Aeolus-dios griego del viento)por acción del viento. Formación de dunas
Erosión Glaciar por arranque (levanta eincorpora bloques en el hielo) y abrasión (alisay pule la superficie).
Erosión Marina por efecto de las olas y lacomposición química del agua de mar. Olasdurante tormenta pueden llegar a producir unapresión de 2000 libras/pie2
Tipos de Erosión
Erosión fluvial actúa como abrasión (másimportante) y disolución. Puede transportarmaterial en solución, en suspensión y a lolargo del fondo del cauce
Erosión por Gravedad: cuando rocas hansido meteorizadas los sedimentos o bloquesde roca pueden ser transportados porgravedad
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Formación de Suelos
• Meteorización produce un regolitoque está compuesto defragmentos de roca y minerales
• Cuando hay materia orgánicamezclada con el regolito elmaterial se llama suelo
Factores Formación de Suelos
•••••
Roca madreTiempoClimaPlantas y animalesTopografía (Pendiente)
Formación de Suelos: Lixiviación
• La roca meteorizada (química y físicamente) que NO es erosionada(detritos transportados) y que permanece en el sitio forma el suelo
Alteración deFeldespato en la
superficieCafetera
Lluvia percolapor la tierra,alterando elfeldespato delas rocas paraformar……Agua del suelocontienesustanciasdisueltas apartir delfeldespato
AguaDisolución parcial desólidos que se alterana composición distinta
Agua calientecae sobre elcafé molidopara formarcafé líquido Solución que
contiene sustanciasdisueltas del sólido
Separación, remosión selectiva o disolución de elementos solubles de unaroca por acción natural de agua deCLIMA y de las PROPIEDADES DEL
percolación. El proceso depende deSUELO
el
Mobilidad de cationesCa+2, Mg2+, Na+ K+ Fe2+ Si4+ 4+> 3+> 3+> > > > Ti Fe Al
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Factores Formación de Suelos
• Una superficie meteorizadadesarrolla una, estructuraestratificada (en capas) conroca fresca (intacta) en labase y meteorizaciónextrema en la partesuperior.Iones lixiviables sontransportados hacia abajopor agua y pueden serredepositados a medida quecambia la química del agua(tendencia al equilibrio)
•
Perfil de Suelo
Horizonte OMateria orgánicaparcialmentedescompuesta y suelta
Horizonte AMateria mineralmezclada con algo dehumus
Horizonte EPartículas minerales decolores claros – zona delixiviación
Horizonte BAccumulación de arcillatransportada desdearriba
Horizonte CRoca madreparcialmente alterada
Roca madre nometeorizada
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Tipos de Suelos
• La mineralogía y el espesor de las capas de suelo depende de laroca madre, el clima (temperatura y precipitaciones) y edad
lixiviadolixiviado (cuarzo
de pelets,
de Ca(carbonatos)
Clima humedoy calido
Poca materiaorganica
Masa de oxidos deAl y Fe insolubles,algo de cuarzo
Arcillas ricas en Fee hidroxidos de Al(bauxita)
Roca ignea mafica
Laterita
Clima Templado
Humus y suelo
y arcillas)
Precipiatacionde algunosoxidos de Fe yAl. Materialsolubles
lixiviados
Roca igneafelsica
Pedalfer
Clima Arido
Humus y suelo
Precipitacion
nódulos y nivelde Carbonato
Arenisca,lutitas y calizas
Pedocal
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Lateritas
• Intensa meteorizaciónquímicaEspesor de suelorelativamente gruesoIntensa lixiviaciónelimina síliceSuelo rico en Fe y AlColor ladrillo típico
•
•
••• Actividad bacteriana
intensahumus
– elimina el
Formación deBauxita : óxidose hidróxidos deAl principalfuente de Al
Poca materiaorganica
Masa deoxidos de Al yFe insolubles,algo de cuarzo
Arcillas ricasen Fe ehidroxidos deAl (bauxita)
Roca igneamafica
Clima húmedo y cálido
Pedalfer
Clima Templado
Humus y suelo lixiviado(cuarzo y arcillas)
Precipitación de algunosóxidos de Fe y Al. Materialsolubles (carbonatos)lixiviados
• Pedon: suelo, Al (aluminio),Fe (hierro)Horizonte B : óxidos de Fe yarcillas ricas en AlCarbonato lixiviado Colorescafé a café-rojizo Grancantidad de materia orgánica– ácidos - lixiviación
•
Roca ígnea félsica•••
Pedocal
Clima Arido
Humus y suelo lixiviado
Precipitacion de pelets,nódulos y nivel deCarbonato de Ca •
•Pedon: suelo, CalcitaHorizonte B : acumulación decarbonato de calcioMeteorización químicamenos intensa – menosarcillasFormación de nivel de calcita(Caliche)
Arenisca, lutitas ycalizas •
•
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Erosión de Suelos
• Vital para el desarrollo de laagricultura: recurso vitalAbuso y daño del suelo pornegligenciaAgentes erosivos naturales: agua(erosión laminar), vientoErosión acelerada por actividadagrícola, forestal y construcción
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Formación de Suelos
SueloTransportado
Suelo Residual
RocaFormación deSuelo
LitificaciónDepositaciónFormación deSuelo
Transportación
RegolitoSedimento
Erosión
Meteorización
Roca Madre
Meteorización, Erosión y Suelos
• Meteorización de ambos tiposjuegan un rol importante enmuchos aspectosLa Tectónica afecta lameteorización por pendientes yelevaciones (topografía)El Clima afecta la meteorizaciónpor la temperatura,
•
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precipitaciones y CO2
(gelifracción, etc)• Retroalimentación:
meteorización y erosión afectana la
–Tectónica y al Clima:Denudación por erosión –alzamiento de bloquesMeteorización controla químicadel agua (rios, oceanos, aguasubterranea), remosión deCO2 de atmósfera
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