Meteorizacion y SueloMeteorizacion y Suelo

GEOL 3025: Cap. 6Prof. Lizzette Rodríguez

Procesos externos de la TierraProcesos externos de la Tierra

Procesos que tienen lugar en la Procesos que tienen lugar en la superficie terrestre o sus proximidades, superficie terrestre o sus proximidades, y se alimentan de la energia solary se alimentan de la energia solar– Meteorizacion – fragmentacion fisica – fragmentacion fisica

(desintegracion) y alteracion quimica (desintegracion) y alteracion quimica (descomposicion) de las rocas de la (descomposicion) de las rocas de la superficie terrestre, o cerca de ellasuperficie terrestre, o cerca de ella

– Procesos gravitacionales – transferencia de – transferencia de roca y suelo pendiente abajo por influencia roca y suelo pendiente abajo por influencia de gravedadde gravedad

– Erosion – eliminacion fisica de material por – eliminacion fisica de material por agentes como agua, viento y hieloagentes como agua, viento y hielo

MeteorizacionMeteorizacion Dos tipos: Dos tipos: mecanica y quimica

Meteorizacion mecanica – Fuerzas – Fuerzas fisicas rompen la roca en trozos fisicas rompen la roca en trozos cada vez mas pequenos sin cada vez mas pequenos sin modificar composicion mineral de modificar composicion mineral de la rocala roca

Tipos:Tipos:– Fragmentacion por el hielo (frost wedging)Fragmentacion por el hielo (frost wedging)– Descompresion (unloading)Descompresion (unloading)– Expansion termica (thermal expansion)Expansion termica (thermal expansion)– Actividad biologicaActividad biologica

Fragmentacion por el hieloFragmentacion por el hielo(frost wedging)(frost wedging)

Ocurre por ciclos repetidos de Ocurre por ciclos repetidos de congelacion y congelacion y deshielodeshielo

HH22O liquida se O liquida se expandeexpande ~9% cuando se congela ~9% cuando se congela

– Congelacion en un espacio confinado ejerce mucha Congelacion en un espacio confinado ejerce mucha P hacia afuera sobre paredes del lugar donde estaP hacia afuera sobre paredes del lugar donde esta

HH22O se mueve por grietas de las rocas y al O se mueve por grietas de las rocas y al

congelarse, expande y aumenta tamano de congelarse, expande y aumenta tamano de aberturasaberturas

Despues de varios ciclos, la roca se rompe en Despues de varios ciclos, la roca se rompe en fragmentos angulares – fragmentos angulares – rotura por cuñas de hielorotura por cuñas de hielo

Comun en zonas frias o montañosas que sufren Comun en zonas frias o montañosas que sufren ciclos congelacion-deshielo diariamenteciclos congelacion-deshielo diariamente

FragmentacioFragmentacionn

por el hielopor el hielo

Descompresion (unloading)Descompresion (unloading) Grandes masas de roca ignea (en Grandes masas de roca ignea (en

particular granito) son expuestas a particular granito) son expuestas a erosion y empiezan a soltarse losas erosion y empiezan a soltarse losas concentricas: concentricas: lajeamientolajeamiento

Proceso de descompresionProceso de descompresion: roca es : roca es elevada y expuesta por erosion, la alta P elevada y expuesta por erosion, la alta P se reduce, y ocurre expansion rapida, se reduce, y ocurre expansion rapida, incluso para producir fracturas y hasta incluso para producir fracturas y hasta estallidos por P (rock burst)estallidos por P (rock burst)

Domos de exfoliacionDomos de exfoliacion - meteorizacion - meteorizacion causa que la roca se fisure en capas que causa que la roca se fisure en capas que son gradualmente removidasson gradualmente removidas

Lajeamiento:Lajeamiento:Fracturacion en capas delgadasFracturacion en capas delgadas

Domos de Domos de exfoliacioexfoliacio

nn

Expansion termicaExpansion termica Causadas por Causadas por

ciclo diario de Tciclo diario de T - - puede desintegrar puede desintegrar las rocaslas rocas

Comun en Comun en desiertos – desiertos – variaciones variaciones diurnas de >30diurnas de >30o o CC

Calentamiento Calentamiento causa expansion y causa expansion y enfriamiento enfriamiento causa contraccioncausa contraccion

ActividadActividadbiologicabiologica

Actividad de Actividad de organismosorganismos: plantas, : plantas, animales animales excavadores, seres excavadores, seres humanoshumanos

Ejemplo: raices Ejemplo: raices vegetales que crecen vegetales que crecen en las fracturas en las fracturas entre las rocas entre las rocas buscando nutrientes buscando nutrientes y Hy H22O, pueden O, pueden romper la rocaromper la roca

Meteorizacion quimicaMeteorizacion quimica

Descomposicion o transformacion Descomposicion o transformacion quimica de la roca en uno o mas quimica de la roca en uno o mas compuestos nuevoscompuestos nuevos

Agente mas importante: Agente mas importante: HH22OO– Transporta iones y moleculas Transporta iones y moleculas

envueltas en procesos quimicosenvueltas en procesos quimicos– Participa de las reacciones quimicasParticipa de las reacciones quimicas

ProcesosProcesos: disolucion, oxidacion, : disolucion, oxidacion, hidrolisishidrolisis

DisolucionDisolucion RompimientoRompimiento de un mineral en sus iones o de un mineral en sus iones o

moleculas, moleculas, en el Hen el H22OO.. Mayoria de los minerales son insolubles en Mayoria de los minerales son insolubles en

HH22O pura, pero la presencia de una O pura, pero la presencia de una cantidad incluso pequena de acido aumenta cantidad incluso pequena de acido aumenta mucho la fuerza corrosiva del Hmucho la fuerza corrosiva del H22OO– Ej. acido carbonico formado cuando el COEj. acido carbonico formado cuando el CO22 de la de la

atmosfera se disuelve en las gotas de lluviaatmosfera se disuelve en las gotas de lluvia– El acido es una sustancia reactiva que El acido es una sustancia reactiva que

descompone con facilidad la mayoria de las descompone con facilidad la mayoria de las rocas y origina productos hidrosolublesrocas y origina productos hidrosolubles

HalitaHalita es uno de los minerales mas es uno de los minerales mas hidrosolubleshidrosolubles

Disolucion de halita

OxidacionOxidacion Reaccion quimica en que un compuesto Reaccion quimica en que un compuesto

pierde electronespierde electrones OO22 se combina con Fe para formar oxido se combina con Fe para formar oxido

ferrico (colorferrico (color marron rojizo) – el Femarron rojizo) – el Fese oxida porque pierdese oxida porque pierde

electrones en favor de Oelectrones en favor de O22

Adicion de HAdicion de H22O aumentaO aumentavelocidad de reaccionvelocidad de reaccion Importante en Importante en descomposicion de mineralesdescomposicion de mineralesferromagnesianosferromagnesianos (forman (formanej. hematita)ej. hematita)

HidrolisisHidrolisis Reaccion de cualquier sustancia con HReaccion de cualquier sustancia con H22OO Adicion quimica de iones de HAdicion quimica de iones de H++ y OH y OH-- en H en H22O a O a

la estructura interna de un mineral para la estructura interna de un mineral para producir otroproducir otro

Iones de HIones de H++ son los que atacan y sustituyen a son los que atacan y sustituyen a otrosotros

Comun en Comun en descomposicion de silicatosdescomposicion de silicatos– Ej. granito – compuesto de cuarzo + feldespato Ej. granito – compuesto de cuarzo + feldespato

potasico: iones Hpotasico: iones H++ atacan y sustituyen los iones K atacan y sustituyen los iones K++ en en la estructura del feldespato. El K se convierte en la estructura del feldespato. El K se convierte en nutriente o en bicarbonato potasico. Se produce nutriente o en bicarbonato potasico. Se produce ademas una arcilla: caolinita. Cuarzo es resistente a ademas una arcilla: caolinita. Cuarzo es resistente a la meteorizacion.la meteorizacion.

– Arcillas: productos finales de meteorizacion, estables Arcillas: productos finales de meteorizacion, estables en la superficieen la superficie

Productos de meteorizacion de Productos de meteorizacion de silicatos mas comunessilicatos mas comunes

Alteraciones causadas por Alteraciones causadas por meteorizacion quimicameteorizacion quimica

Descomposicion de minerales Descomposicion de minerales

inestablesinestables

Generacion o retencion de minerales Generacion o retencion de minerales

estables en la superficie terrestreestables en la superficie terrestre

Meteorizacion esferoidal

Descamacion esferica

Meteorizacion esferoidal

de roca fracturada: produce formas produce formas redondeadas o redondeadas o

esfericas - Hesfericas - H22O ataca O ataca

fragmentos rocosos fragmentos rocosos angulosos a traves de angulosos a traves de grietas; esquinas son grietas; esquinas son

afectadas mas afectadas mas facilmente (mayor facilmente (mayor area de superficie).area de superficie).

Descamacion esfericaDescamacion esferica: : capas externas se capas externas se desprenden y la met. quim. penetra mas en desprenden y la met. quim. penetra mas en

roca. PQ? Minerales se meteorizan a arcillas, roca. PQ? Minerales se meteorizan a arcillas, aumentando tamano (por adicion de Haumentando tamano (por adicion de H22O) y O) y

ejerciendo fuerza al exterior debilitando la roca ejerciendo fuerza al exterior debilitando la roca y causando el desprendimiento de capas y causando el desprendimiento de capas

concentricasconcentricas

Area de la Area de la represa del represa del Lago Dos Lago Dos

Bocas, Bocas, UtuadoUtuado

Velocidades de meteorizacionVelocidades de meteorizacionFactores que afectan el tipo y velocidad:

(1) Area de superficie: met. mecanica ayuda la met. quim. porque aumenta el area de superficie

(2) Caracteristicas de la roca:Prop. fisicas + quimicasResistencia de sus minerales, ej. cuarzo en

arenisca y cuarcitaRocas que contienen calcita (calizas y marmol):

– Se disuelven facilmente en soluciones acidas debiles

– Resistencia al ambiente local: solubles en climas humedos, pero muy resistentes en climas aridos

Silicatos se meteorizan en el mismo orden que su orden de cristalizacion

Fragmentacion mecanica aumenta Fragmentacion mecanica aumenta elel

area de superficie disponible paraarea de superficie disponible parala meteorizacion quimicala meteorizacion quimica

Meteorizacion de silicatos Meteorizacion de silicatos comunescomunes

Lapidas: granito vs. marmol

Cont. Velocidades de Cont. Velocidades de meteorizacionmeteorizacion

(3) Clima(3) Clima– Caracteristicas de T y humedad en Caracteristicas de T y humedad en

superficie – control principal de superficie – control principal de meteorizacion a largo plazometeorizacion a largo plazo

– Ambiente optimo: altas T + alta humedadAmbiente optimo: altas T + alta humedad

(4) Meteorizacion diferencial(4) Meteorizacion diferencial– Rocas no se meteorizan uniformemente Rocas no se meteorizan uniformemente

por factores regionales y localespor factores regionales y locales– Resulta en muchas formaciones y Resulta en muchas formaciones y

terrenos inusualesterrenos inusuales

SueloSuelo

Combinacion de materia mineral y Combinacion de materia mineral y organica, Horganica, H22O y aireO y aire

– Porcion de la capa de roca y fragmentos Porcion de la capa de roca y fragmentos minerales producidos por meteorizacion minerales producidos por meteorizacion (regolito) que sustenta el crecimiento de (regolito) que sustenta el crecimiento de las plantaslas plantas

– HumusHumus (restos descompuestos de la vida (restos descompuestos de la vida animal y vegetal – materia organica) - animal y vegetal – materia organica) - componente pequeno, pero esencialcomponente pequeno, pero esencial

Principales componentes del suelo:Principales componentes del suelo:½ volumen – mezcla de roca desintegrada y descompuesta ½ volumen – mezcla de roca desintegrada y descompuesta (materia mineral) + humus; ½ volumen – espacios porosos (materia mineral) + humus; ½ volumen – espacios porosos

entre particulas solidas donde circula Hentre particulas solidas donde circula H22O y aireO y aire

Factores formadores del sueloFactores formadores del suelo

(1) Roca madre(1) Roca madreFuente de materia mineral meteorizada Fuente de materia mineral meteorizada a partir de la cual se desarrolla el sueloa partir de la cual se desarrolla el suelo

Suelos pueden ser: Suelos pueden ser: residualesresiduales (roca (roca madre es el substrato rocoso) o madre es el substrato rocoso) o transportadostransportados (se desarrollan sobre (se desarrollan sobre sedimento no consolidado, en parte ya sedimento no consolidado, en parte ya meteorizado) meteorizado)

(2) Tiempo(2) Tiempo que toma la formacion del que toma la formacion del suelo varia para diferentes suelos, suelo varia para diferentes suelos, dependiendo de condiciones dependiendo de condiciones geologicas y climaticasgeologicas y climaticas

Cont.Cont. Factores formadores del sueloFactores formadores del suelo

(3) Clima(3) ClimaFactor mas influyente en formacion del Factor mas influyente en formacion del suelosuelo

T y precipitacionT y precipitacion: elementos que ejercen el : elementos que ejercen el efecto principal sobre la formacion del efecto principal sobre la formacion del suelosuelo

Controla la vida animal y vegetal presenteControla la vida animal y vegetal presente

(4) Plantas y animales(4) Plantas y animalesInfluencian propiedades fisicas y quimicas Influencian propiedades fisicas y quimicas del suelodel suelo

Proporcionan materia organicaProporcionan materia organica

Cont.Cont. Factores formadores del sueloFactores formadores del suelo

(5) Topografia/pendientePendientes empinadas – suelos poco Pendientes empinadas – suelos poco

desarrollados (cantidad de Hdesarrollados (cantidad de H22O no es O no es

suficiente y la erosion es acelerada)suficiente y la erosion es acelerada)

Terreno optimo para formacion de Terreno optimo para formacion de

suelo: superficie plana o ligeramente suelo: superficie plana o ligeramente

ondulada en tierras altas (erosion ondulada en tierras altas (erosion

minima e infiltracion suficiente de Hminima e infiltracion suficiente de H22O O

en el suelo)en el suelo)

Relacion topografia-grosor suelo

Perfil del sueloPerfil del suelo Procesos de formacion del suelo actuan de la Procesos de formacion del suelo actuan de la

superficie hacia abajosuperficie hacia abajo Diferencias verticales (composicion, textura, Diferencias verticales (composicion, textura,

estructura y color)-estructura y color)-horizonteshorizontes – zonas/capas – zonas/capas de suelode suelo– Horizonte OHorizonte O (negro) (negro)

Acumulacion de materia organica debajo de Acumulacion de materia organica debajo de vegetacionvegetacion

Caracterizado por material de plantas Caracterizado por material de plantas descompuestodescompuesto

– Horizonte AHorizonte A (marron) (marron)compuesto por materia mineral y organicacompuesto por materia mineral y organicaactividad biologica: se encuentra humus, a actividad biologica: se encuentra humus, a

veces hasta 30%veces hasta 30%Horizontes O y A forman la Horizontes O y A forman la capa superficial del capa superficial del

suelosuelo

Cont. Perfil del sueloCont. Perfil del suelo

–Horizonte E – poca materia organica – poca materia organicaZona de eluviacion y lixivacionZona de eluviacion y lixivacion (percolacion/infiltracion de H(percolacion/infiltracion de H22O hacia O hacia abajo remueve elementos del A y los abajo remueve elementos del A y los lleva al B)lleva al B)

–Horizonte B – – zona de acumulacionzona de acumulacion (material acumulado por percolacion (material acumulado por percolacion hacia abajo de la capa de encima)hacia abajo de la capa de encima)

–Horizonte C – roca madre – roca madre parcialmente alteradaparcialmente alterada

–Horizontes O, A, E y B = = solum o solum o “suelo verdadero”“suelo verdadero”

Perfil ideal Perfil ideal del suelodel suelo

Perfil del suelo demostrando Perfil del suelo demostrando los diferentes horizonteslos diferentes horizontes

Puerto RicoDakota del Sur

Clasificacion de los suelosClasificacion de los suelos

Variaciones en formacion de suelos a Variaciones en formacion de suelos a traves de tiempo y distancia ha traves de tiempo y distancia ha llevado a gran variedad de tipos llevado a gran variedad de tipos reconocidos de sueloreconocidos de suelo

Se han establecido grupos usando Se han establecido grupos usando caracteristicas comunescaracteristicas comunes

Taxonomia del sueloTaxonomia del suelo – sistema usado – sistema usado en EUen EU– 12 ordenes de suelo12 ordenes de suelo

Regiones globales del sueloRegiones globales del suelo

Erosion del sueloErosion del suelo Proceso natural, parte del reciclaje Proceso natural, parte del reciclaje

constante de materiales de la Tierra (ciclo constante de materiales de la Tierra (ciclo de las rocas)de las rocas)

Fuerzas erosivas principales: Fuerzas erosivas principales: HH22O + vientoO + viento Velocidad de erosionVelocidad de erosion depende de: depende de:

– Caracteristicas del sueloCaracteristicas del suelo– ClimaClima– Pendiente/topografiaPendiente/topografia– Tipo de vegetacionTipo de vegetacion

En muchas regiones: velocidad de erosion En muchas regiones: velocidad de erosion de suelos > velocidad de formacion de de suelos > velocidad de formacion de suelossuelos

Erosion del suelo:Erosion del suelo:(A) 1 mm de suelo perdido produce ~5 tons de (A) 1 mm de suelo perdido produce ~5 tons de material, (B) erosion en surcos o hondonadasmaterial, (B) erosion en surcos o hondonadas

Cont. Erosion del sueloCont. Erosion del suelo Sedimentacion y contaminacion quimicaSedimentacion y contaminacion quimica

– Relacionado con erosion excesiva del sueloRelacionado con erosion excesiva del suelo– Ej. sedimentacion de toneladas de suelo en Ej. sedimentacion de toneladas de suelo en

lagos, pantanos y rios -- limita su uso para lagos, pantanos y rios -- limita su uso para controlar inundaciones, para abastecimiento controlar inundaciones, para abastecimiento de Hde H22O, etc.O, etc.

– Particulas de suelo son contaminadas con Particulas de suelo son contaminadas con pesticidaspesticidas usados en agricultura: afecta ej. usados en agricultura: afecta ej. calidad del suministro de Hcalidad del suministro de H22OO

– Conservacion de suelosConservacion de suelos: estructuras para : estructuras para cortar el viento, trabajar tierras a lo largo de cortar el viento, trabajar tierras a lo largo de contornos de colinas, practicas de cultivo contornos de colinas, practicas de cultivo especial, etc.especial, etc.