Download - Xi. Geoquimica Procesos Sedimentarios
CAPÍTULO XI: GEOQUÍMICA DE LOS PROCESOS SEDIMENTARIOS Meteorización. Tipos de meteorización: Física y química. Productos finales d e la meteorización. Susceptibilidad de los minerales a la meteorización. Cambios químicos en las rocas. Ambientes de sedimentación. Procesos de la díagénesis.
METEORIZACIÓN Meteorización es el proceso
general que experimentan los materiales en la corteza como respuesta a las condiciones de contacto o proximidad con la
atmósfera, hidrosfera y biosfera. (Brunsden, 1979)
EN LAS ROCAS SE PRODUCEN ALTERACIONES
Y TRANSFORMACIONES Físicas y químcas
Transformaciones físicas: acciones
mecánicas que generan desagregación o
fragmentación de las rocas. Se deben a:
TENSIONES POR CAMBIOS DE VOLUMEN (expansión y
contracción)
ACUÑAMIENTOS (empapamiento-desecación,
crecimiento de cristales, trermoclastia, crecimiento de
raíces, alivio de carga...)
Transformaciones químicas: procesos de alteración que generan descomposición y
corrosiónde las rocas.
Reacciones de hidrólisis, hidratación, disolución,
oxidación reducción, carbonatación y
quelación
Desgaste por disolución.
METEORIZACIÓN FÍSICA- PROCESOS BÁSICOS
LAJAMIENTO.-Formación de diaclasas paralelas o subparalelas a la superficie por pérdida de carga. Fragmentación de la roca en láminas (desescamación) con desarrollo de formas tipo domo.
CRECIMIENTO DE CRISTALES.-Aumento de volumen por congelación o evaporación. Crioclastia en ambientes periglaciares con formación de derrubios por desagregación granular y en bloques. Haloclastia en climas áridos y en zonas costeras
TERMOCLASTIA.-MODIFICACINES EL EL VOLUMEN DE LA ROCA POR ACCIÓN TÉRMICA. EFECTOS MUY
LIMITADOS CON CIERTA IMPORTANCIA EN ZONAS ÁRIDAS.
HIDRATACIÓN FÍSICA.-HUMECTACIÓN-DESECACIÓN CON
EXPANSIÓN-CONTRACCIÓN AL VARIAR EL CONTENIDO EN FLUIDOS EN LAS DISCONTINUIDADES DE LAS
ROCAS. IMPORTANTE EN SUELOS EXPANSIVOS CON HINCHAMIENTO
DE ARCILLA, MICAS Y SALES
METEORIZACIÓN QUÍMICA- PROCESOS BÁSICOS
HIDRÓLISIS.-Reacción que provoca la destrucción de los minerales (silicatos) es el proceso más común de descomposición en rocas cristalinas. Da lugar a
la aparición de arcillas de neoformación, arenización y mantos de alteración. Se asocian a
este proceso la formación de silcretas, ferricretas, lateritas, bauxita...
HIDRATACIÓN.-Incorporación de agua a la estructura molecular de una sustancia. Provoca la aparición de minerales vulnerables a procesos de
alteración. Su acción favorece los procesos de disolución
Ferricretas y Bauxita
Hidratación
CARBONATACIÓN.-Incorporación de CO2 a un fluido (formación ácido
carbónico) ataca a las rocas carbonatadas provocando su disolución y a los silicatos acelerando la hidrólisis.
Genera residuo capaz de dar lugar a formas y formaciones carbonatadas.
DISOLUCIÓN.-Difusión de las moléculas de un sólido en un líquido. Da lugar a la carstificación y formación de regolitos
(residuos)
OXIDACIÓN-REDUCCIÓN.-Pérdida-ganancia de electrones de un elemento mediante reacciones reversibles que estabilizan o desestabilizan un mineral. No da productos específicos pero está presente en todos los procesos de meteorización, formando pátinas, concentraciones, etc.
Oxidación
La acción conjunta de todos estos fenómenos a lo largo del
tiempo da lugar a cambios notables en la composición y
configuración de las rocas superficiales.Los materiales se
ven afectados por:
• Evolución hacia estados de mayor equilibrio con las condiciones ambientales
• Transformaciones irreversibles con el paso de estados masivos a clásticos o plásticos
• Modificación del volumen, densidad, tamaño de grano, consolidación, permeabilidad...
• Formación de nuevos minerales
• Movimientos de transferencia, traslación, dispersión y agregación con desarrollo de nuevos yacimientos
• Preparación de las rocas para facilitar su erosión
Desde esta perspectiva la meteorización puede definirse como:
• “El conjunto de acciones articuladas, cuyos productos característicos son las alteritas (formaciones superficiales) que van a dar lugar al inicio y desarrollo del suelo”
Las transformaciones debidas a la meteorización física originan cambios
texturales en las rocas variando su compacidad y haciendo que sean más
deleznables y más fácilmente desagregables.
Estas modificaciones favorecen la penetración del agua para que se
produzcan las alteraciones químicas.
PRINCIPALES REACCIONES
Hidratación-deshidratación-
oxidación
Carbonatación-disolución-
precipitación
Hidratación-carbonatación-
hidrólisis
Disolución-oxidación
HIDRATACIÓN-DESHIDRATACIÓN-
OXIDACIÓNPROPIAS DE MINERALES CON ESTRUCTURA
LAMINAR Y RICOS EN Fe
Estos minerales tienen capacidad para fijar agua entre sus capas, dando lugar a
procesos de hidratación y expansión. Cuando esta agua se libera genera
procesos de deshidratación y contracción. Este proceso debilita los enlaces químicos favoreciendo la oxidación, los cambios de
volumen intergranular y el desmenuzamiento y desmoronamient ode
la roca .Granito y rocas afines
CARBONATACIÓN-DISOLUCIÓN-PRECIPITACIÓN
Se produce en rocas carbonatadas; está condicionada por la
incorporación y liberación de co2 en el sistema. Esto implica la disolución-precipitación del carbonato y a su vez
genera corrosión-acumulación de material. Rocas carbonatadas
• Reacciones tendentes a la hidrólisis total de los materiales silicatados. Adsorción (unión física de partículas) de agua ionizada sobre la superficie de los minerales (hidratación y carbonatación) con intercambio de cationes entre estos y el agua (hidrólisis). Generación de arcilla
HIDRATACIÓN-CARBONATACIÓN-
HIDRÓLISIS
• Sólo parte de sus componentes son solubles. Rocas calizas
DISOLUCIÓN OXIDACIÓNSE PRODUCE EN
ROCAS CARBONATADAS CON IMPUREZAS.
FACTORES DE CONTROL DE LA METEORIZACIÓN
Litología, Ambiente climático, Tipo de
material (litología)
Influye por los siguientes factores:
Composición química y mineralógica,Compacidad, Dureza, Porosidad, Textura
Genera asociaciones típicas
y su alteración:
• Rocas silicatadas= hidrólisis
• Carbonatadas, salinas, yesos= disolución e hidratación
• Ferruginosas= oxidación. Reducción
• Cuarcitas= fragmentación
Debido a las características de formación y de dureza,
las rocas ígneas se han tomado como referencia
para establecer índices de durabilidad (estabilidad o resistencia) y alterabilidad frente a la meteorización.
Para medir la estabilidad de los minerales y rocas
silicatadas frente a la meteorización se utiliza la escala de Goldich (1938).
Esta escala establece que cuanto más tarde en
diferenciarse un mineral de la masa magmática, será
más estable por tener unas condiciones parecidas a las
ambientales.
Meteorización y formación de suelo
FACTORES DE CONTROL DE LA METEORIZACIÓNMETEORIZACIÓN•
AMBIENTE CLIMÁTICO.
Establece su influencia mediante regímenes
pluviométricos y termométricos. La
cantidad y cualidad de ambos hace que actúe
o no actúe un tipo definido de
meteorización y que forme un producto
específico
OTROS FACTORES DE CONTROL DE LA METEORIZACIÓN
ESTRUCTURA GEOLÓGICA
• Influye mediante las discontinuidades y roturas presentes en los materiales, condiciona la penetración del agua y otros fluidos, facilitando la meteorización física química y biológica. Tanbién debilita la roca dando planos preferentes para su desintegración.
TOPOGRAFÍA
• Controla la meteorización a nivel local según los fenómenos contrapuestos que dependen de la inclinación del terreno.
Los terrenos escarpados favorecen los arrastres y permiten que se
renueve la superficie expuesta a los agentes de la meteorización,
dificultan la concentración de humedad e impiden la estabilidad necesaria para que se produzca la
meteorización química.
Terrenos muy llanos favorecen la concentración
de la humedad y la alteración profundiza en el
subsuelo. La superficie expuesta no se renueva
Las pendientes intermedias son las más adecuadas al
desarrollo de la meteorización continua con
balances más elevados.
OTROS FACTORES DE CONTROL DE LA METEORIZACIÓN
• Mediante aguas subterráneas e hipodérmicas dirige los niveles subsuperficial y profundo de la meteorización debido a su función movilizadora de elementos. Es un proceso muy importante para el desarrollo de los horizontes edáficos.
HIDROSFERA
• Actúa como regulador químico o activador mecánico.
• Mediante los procesos de humificación, mineralización y absorción introduce o extrae materia mineral del suelo (regulación química)
• Mediante el crecimiento vegetal y la actividad de fauna especializada (regulación física)
BIOSFERA
PRODUCTOS DE LA METEORIZACIÓN
FORMACIONES SUPERFICIALES CARACTERÍSTICAS
FORMACIONES SUPERFICIALES: ALTERITAS
La meteorización de las rocas originan unos productos
denominados formaciones superficiales alteríticas o alteritas y
contribuyen a la formación de otros (periglaciares y
gravitacionales) la alteración de la roca puede ser de poca entidad o
muy importante.
ALTERACIÓN LIGERA
Apenas hay movilización y pueden conocerse las características
primarias de las rocas. Da lugar a la formación de saprolitos que son alteritas autóctonas, fácilmente
movilizables por los agentes erosivos.
ALTERACIÓN INTENSA
• Da lugar a la aparición de franjas de transformaciónque profundizan en la roca y genera un perfil de meteorizacióna través del cual se produce un tránsito de componentes (partículas e iones) que enriquecen la zona de determinados componentes.
• Eluviación= pérdida de materiales por arrastre
• Iluviación= aumento de materiales por aporte
CONCENTRACIONES RESIDUALES MÁS FRECUENTES
ARCILLAS RESIDUALES:
Restos procedentes de la disolución en
rocas carbonatadas o salinas, siempre
que tengan impurezas arciillosas.
Arcillas de neoformación en la hidrólisis parcial de
materiales silicatados
TERRA ROSSA O TERRA FUSCA:
Residuos procedentes de la
disolución de rocas carbonatadas,
compuestas por minerales de arcilla
y/o óxidos de hierro. La terra rossa se origina en climas con estación seca
muy marcada y está afectada de procesos de rubefacción.
La terra fusca se genera en ambientes templados-
húmedos y no presenta
rubefacción
Terra Rossa
El material movilizado en los procesos de meteorización puede concentrarse en
determinados lugares dando origen a formaciones superficiales específicas denominadas “cretas” que se definen como tramo más o menos endurecido de
un perfil edáfico, de meteorización o formación superficial” (calcretas, ferricretas, silicretas).
Si están muy endurecidas reciben el nombre de “duricretas”
EDAFOGÉNESIS
El suelo es la franja superficial de la geosfera
biológicaente fértil o agronómicamente
productiva
Zona de confluencia entre los procesos
bióticos o abióticos de la superficie de la tierra.
CONDICIONANTES PARA LA FORMACIÓN DE UN SUELO
Materia mineral con características
texturales adecuadas (formación superficial)
Aporte de materia orgánica.
La meteorización directa o
indirectamente origina los soportes edáficos para que la
cobertera vegetal colonice el sustrato litológico y se inicie la edafogénesis y se desarrollen perfiles
edáficos
La roca representa la fuente de los materiales sólidos que van a formar el suelo. Los minerales del suelo proceden de la roca madre. Las rocas
determinan las propiedades y elementos constituyentes en los suelos jóvenes. A medida
que va pasando el tiempo esta relación va siendo menos importante.
El clima regula el aporte de agua al suelo y también su temperatura.
El relieve influye en la formación de suelo acelerando o
retardando los procesos de erosión transporte y
sedimentación, y en la cantidad de agua que afecta al suelo.
Los organismos son la fuente de materia orgánica que necesita el suelo, alteran y transforman sus
constituyentes y los mezclan mediante su actividad biológica
PERFILES EDÁFICOS
Meteorización de los materiales que
constituyen el suelo
Se origina por la circulación del agua
que remueve, disuelve y precipita
coloides e iones y se generan fenómenos
de:
Movimiento del material.
CAMBIOS QUÍMICOS EN LAS ROCAS
La degradación de la roca por el clima
produce una capa de roca fragmentada
llamada el horizonte C del perfil del suelo.
Sobre éste se encuentra el
horizonte B, el cual es la capa de suelo
que recibe los materiales
trasladados desde el horizonte(s) superior(es).
Algunos minerales, especialmente el
hierro, forman capas como costras que
impiden el drenaje a través del suelo. El horizonte E es una
capa de suelo pálido, la cual separa el horizonte B del
horizonte A, en la cual las arcillas y los minerales han sido
llevados del horizonte E al B,
quedando una alta concentración de
arena o limo.
El horizonte A es generalmente de
color negro a pardo oscuro;
debido a la presencia de
materia orgánica descompuesta. La superficie del suelo es el horizonte O,
la capa de material vegetal y animal
muerto y en diferentes estados
de descomposición.
Cuando el suelo es arrastrado, el esquema de
formación del suelo descrito
anteriormente varía. En esos casos el
material parental está constituido de diferentes tipos de rocas, las cuales se
combinan para formar el nuevo
suelo. Ejemplos de tales suelos lo
constituyen los suelos de valle de la
Amazonía, que tienen su material
parental en la cabecera y en las
riveras de los cauces que recorre el
Amazonas y sus afluentes.
Todos los proceso de meteorización de las rocas producen minerales parcialmente descompuestos
tales como arenas, limos y arcillas.
Los minerales de arcilla son partículas pequeñas, planas, que se unen a través de oxígenos
compartidos. Las partículas de arcilla tienen una alta superficie específica y carga eléctrica
negativa. Las sustancias disueltas con una carga positiva se agarran a las partículas de arcilla.
Muchos nutrientes tales como potasio (K+), calcio (Ca++), amonio (NH4+) y magnesio (Mg2+) son cationes; es decir, están cargados positivamente y son atraídos por la superficie de la arcilla. Por lo tanto las arcillas juegan un papel importante en la captación de nutrientes, los cuales han sido liberados de la meteorización de la roca o son producto de la de los ciclos de descomposición de la materia orgánica.
El nitrato (NO3+) tiene una carga eléctrica negativa y no será atraído por la arcilla; por lo cual es más fácil su lavado de un suelo arcilloso, que los cationes; por lo cual contamina corrientes y lagos. El amonio es un catión y por lo tanto es captado por la arcilla.
Suelos muy jóvenes, que han sido cubiertos por lodos y cenizas volcánicas, pueden ser ricos en nutrientes, pero son incompletos
debido a que carecen de una estructura y del amplio rango de organismos que participan del ciclo de nutrientes, flujo de energía y en el desarrollo del suelo. Igualmente suelos muy viejos pueden
ser pobres en nutrientes debido a que todos sus nutrientes han sido lavados.
Así un suelo maduro alcanza un pico de productividad potencial, y luego comienza a deteriorarse. Para todos los suelos este proceso
difiere, pero en general los suelos se vuelven productivos relativamente rápido y toman cientos a miles de años para perder
su productividad.
Los factores de mayor influencia del clima son la temperatura y la precipitación.
El clima influencia el flujo de nutrientes a través del tipo de cobertura vegetal, lo cual afecta el rate
de descomposición y la posibilidad de que los nutrientes sean lavados del sistema. El clima
afecta también el rate de meteorización de las rocas. En los climas cálidos y húmedos habrá una
descomposición más rápida, que en uno frio o seco, en primer lugar por que los procesos de
carbonatación ocurren más rápidamente.
La carbonatación es el proceso dominante que lleva a la
descomposición de las rocas a través del contacto con ácido
carbónico (H2CO3).
El dióxido de carbono es altamente soluble, y se
combina con el agua en el suelo para formar el ácido
carbónico. Este ácido puede disolver rocas acelerando la
liberación de nutrientes.
Las raíces de las plantas, la fauna, los microorganismos
y la descomposición de la materia orgánica liberan
CO2 en el suelo, permitiendo que la
atmósfera de éste sea 200 veces más saturada que el
aire.
El aspecto biotico de un suelo incluye el contenido orgánico y las interacciones entre el suelo y sus organismos, especialmente los descomponedores.
La mitad del volumen del suelo está ocupado por material mineral; la otra mitad está constituida de aire y agua, con un componente pequeño de materia orgánica.
La fracción orgánica aunque pequeña es la más importante debido a que juega un papel muy importante en determinar la estructura y la humedad características del suelo.
Los organismos del suelo (microorganismos y fauna)
degradan la materia orgánica hasta transformarla en humus,
un material gelatinoso químicamente muy estable.
El humus es un importante componente estructural en el
suelo, que ayuda a unir partículas de suelo formando
nódulos fijos laxamente. Entre los nódulos están los espacios de
aire que aseguran la presencia de oxígeno alrededor de las
raíces de las plantas y facilitan el drenaje.
Los suelos que contienen muchos espacios de aire tienen una estructura migajosa. Una buena estructura asegura buen
drenaje, al igual que el mantenimiento de una humedad optima durante períodos secos.
El agua que se mueve a través del suelo se conoce como agua
de percolación. El humus absorbe agua de precolación y
ayuda a captar agua. Semejante a una esponja el humus puede
almacenar agua y liberarla posteriormente durante los períodos de sequía para el
abastecimiento de las plantas.
La actividad horadadora de los organismos además ayuda a
mantener la estructura del suelo y mejoran la aireación; de esta
manera aseguran que las raíces de las plantas tengan acceso a
oxígeno.
La biota también sirve para fijar nitrógeno, un nutriente esencial
para el crecimiento de las plantas, y el cual proviene del aire.
Además el reciclamiento de nutrientes por la biota puede ser
más importante en términos de la cantidad que hace disponible, que el
abastecimiento de nutrientes nuevos. Así los procesos bióticos
son esenciales para el mantenimiento de la disponibilidad
de nutrientes y del ecosistema.
La pendiente, la configuración de la ladera y los valles, al igual que la altura
sobre el nivel del mar son atributos importantes que afectan la formación del
suelo. El grado de inclinación de la pendiente influencia la profundidad del
suelo.
Las áreas planas como los valles, las costas y las sabanas tienden a
desarrollar suelos más profundos, que las zonas de pendiente. Es importante
resaltar que el material parental, el clima, el tiempo, la topografía y los procesos bióticos intervienen para
formar los suelo.
En una montaña el clima es más frio, los procesos bioquímicos y el ciclo de
nutrientes son más lentos, que en las zonas bajas. Por lo tanto los suelos serán
probablemente superficiales, inestables debido a la pendiente y por consiguiente no
maduraran.
El material parental se forma de rocas duras en las montañas y liberan muy
lentamente los nutrientes. Así que todos los cinco factores formadores de
suelos permiten el desarrollo de un suelo pobre.
AMBIENTES DE SEDIMENTACIÓN
PROCESOS DE DIAGÉNESIS
DIAGÉNESIS
FACTORES QUE INFLUYEN
PROCESOS DE LA DIAGÉNESIS
DIAGÉNESIS DE PSEFITAS Y PSAMITAS
DIAGÉNESIS DE PELITAS
ESTADOS DIAGENÉTICOS
PROCESOS DIAGENÉTICOS