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Genesis de Suelos3. Meteorización
1. Meteorización y formación de suelos
• Meteorización es la alteración química y la descomposición física de los materiales en la superficie terrestre, expuestos al aire, al agua y a la materia orgánica
• La Meteorización es un punto clave del ciclo de las rocas
• La meteorización convierte al material parental en suelo
Magma
Afloramientos Suelos
Sedimentos
ROCAS VOLCÁNICAS
ROCAS SEDIMENTARIAS
ROCAS METAMÓRFICAS
LEVANTAMIENTO
CORTICAL
ATMÓSFERA
CORTEZA
MANTO
EROSIÓN - TRANSPORTE
SEDIMENTACIÓN
ROCAS PLUTÓNICAS
DIAGÉNESIS
METEORIZACIÓN
FUSIÓN
METAMORFISMO
CRISTALIZACIÓN
Energíasolar
Calorradiog
énico
Definiciones de meteorización• Reiche (1.950) considera que la “meteorización es una
resultante de los materiales que integran la litosfera bajo las condiciones de contacto con la atmósfera, hidrosfera y, tal vez la que es la más importante de las acciones, la biosfera”.
• Besoain (1.985) entiende por meteorización “la variación, tanto en composición como en tamaño, de los minerales y rocas de la superficie terrestre, que se encuentran en contacto con agentes de la atmósfera, hidrosfera y biosfera”.
• Rice (1.983) la define como “la respuesta de los materiales rocosos, que en un principio se encontraban en equilibrio con las condiciones de la litosfera, a las diferentes condiciones existentes en la superficie de la Tierra”.
2. Meteorización y fertilidad
• La meteorización incluye el proceso de liberación de elementos nutrientes de los minerales
• La mayor parte de los nutrientes que pueden obtener los seres vivos (todos menos C, O, H, N) proceden de la meteorización
3. Velocidad de los procesos de meteorización
• Tamaño y color de las partículas y/o minerales constituyentes de las rocas
• Permeabilidad de la masa rocosa
• Profundidad de la capa freática
• Composición y temperatura de la roca
• Presencia de O2 y de otros gases
• Composición y cantidad de agua activa
• Presencia y actividad de la macroflora y la microflora
• Area superficial expuesta
• Solubilidad del material
• Cambios de presión a los que ha sido sometida la roca
Los minerales y la meteorizaciónMineral % Superficie % Corteza
Feldespatos 30 51Cuarzo 28 12
Minerales de arcilla y micas 18 10
Calcita y Dolomita 9 2Oxidos de hierro 4 2
Piroxenos, anfiboles y olivino 1 19
Otros 10 4
4. Tipos de meteorización
• La meteorización implica la modificación de los minerales y de la forma en la que aparecen
• Pueden distinguirse tres fuerzas que actúan:
• meteorización física - reducción del tamaño de las partículas, aumento de la superficie específica
• meteorización química - reducción del tamaño y descomposición de los minerales
• meteorización biológica - acciones físico-químicas provocadas por organismos
4.1 Meteorización física• La meteorización física consigue la ruptura de la
roca
• en fragmentos menores, se desmenuza
• a lo largo de planos de rotura, se fractura
Procesos de meteorización física1. Fisuración
• Las rocas se fracturan cuando sufren compresión, distensión o plegamiento, en especial en anticlinales
• La eliminación de la presión debida a la presencia de capas superiores por la erosión de éstas suele llevar también a que las grietas y diaclasas se abran
Procesos de meteorización física2. Crecimiento de cristales
• El crecimiento de cristales dentro del sistema de fisuras de la roca origina intensas fuerzas de expansión de las grietas. Los principales procesos:
• Hielo. El agua aumenta su volumen un 8% al congelarse
• Sales. Los cristales pueden crecer incluso sometidos a presiones importantes
• Alteración química. Si los productos de la meteorización ocupan más volumen
“campo de bloques”
Procesos de meteorización física3. Expansión y contracción térmica
• Los cambios fuertes de temperatura día - noche (40ºC) provocan dilatación diferencial entre las capas externas e internas y entre los distintos minerales, llevando a la ruptura
• El crecimiento de raíces de plantas a lo largo de las grietas, fuerza que éstas se vayan ensanchando
4. Crecimiento de raíces
Procesos de meteorización física5. Expansión y contracción de arcillas
• Las arcillas expansibles aumentan de volumen significativamente (hasta +50%) al captar agua entre las láminas en los periodos de humedad elevada, volviendo a perder volumen al desecarse
Procesos de meteorización física6. Agentes meteorológicos
• Lluvia: si escurre por la superficie (escorrentía) arrastra las partículas superficiales, erosionando el material. Además, las gotas más gruesas y rápidas impactan sobre el suelo deshaciendo agregados
• Oleaje: en los periodos de temporal impacta fuertemente en la base de los acantilados, socavándolos
• Glaciares: se deslizan sobre el terreno arrastrando, arrancando y erosionando materiales
• Viento: difunde los materiales más finos y arrastra los de arena haciéndolos impactar contra otros
Meteorización química
• Reacciones químicas que transforman rocas y minerales en nuevas combinaciones químicas. Suponen la combinación de materiales de la roca con las especies más características de la atmósfera: agua, oxígeno y dióxido de carbono
• Las principales tipos de secuencias de reacciones son:• Hidrólisis• Hidratación• Disolución• Carbonatación• Oxidación
Minerales
Material parental
Complejo d! meteorizació"
Resistatos
Solubles
Ciclo de las rocas
Minerales nuevosSolubles
FragmentosErosió!
Lavado
Precipitació!Meteorizació!
Meteorización química
Procesos y reacciones1. Hidrólisis
• Es la reacción de un compuesto con el agua, cambiando un grupo catiónico o aniónico con los H+ o OH- del agua, respectivamente
• La velocidad de reacción es muy lenta, pero se acelera en medios sometidos a lavado intenso, a pH ácidos o si los productos son consumidos o fijados
K [Al Si3 O8] + H2O H [Al Si3 O8] + K+ + OH-
FeldespatoEjemplo
Procesos y reacciones2. Oxidación
• Es la reacción en la que alguno de los átomos que forman el mineral pierde algún electrón, a menudo a favor del oxígeno, pero no siempre
• El catión abundante que más sufre este proceso es el Fe+2 y los minerales más afectados los que lo contienen
• Suelen implicar un cambio de volumen, mayor generalmente para las especies oxidadas, entre 15 y 20% para los sulfuros, por ejemplo
Reacciones de oxidación
4 FeS2 + 15 O2 + 10 H2O 4 FeOOH + H2SO4
PiritaEjemplos
Goethita Ác. Sulfúrico
2 Fe2 [SiO4] + O2 2 Fe2O3 + SiO2
Fayalita Oligisto Sílic!
4 Fe3O4 + O2 6 Fe2O3 Magnetita Oligisto
Procesos y reacciones3. Hidratación
• Es la reacción química del agua con un mineral
• Suele ser el primer paso de alteraciones de mayor alcance (hidrólisis y solución)
2 (Fe,Mg)2 [SiO4] + 2 H2O (Fe,Mg)3 [Si2O5(OH)4] + SiO2 + 3 FeOOlivino Serpentina Sílic!
Ejemplos
Fe2O3 + H2O 2 FeO(OH) Oligisto Goethita
Procesos y reacciones4. Carbonatación
• Es la reacción química de un mineral con aniones carbonato o bicarbonato
• Los carbonatos se meteorizan por reacción con CO2 disuelto en agua:
CaMg(CO3)2 + H2O + 2 CO2 Ca+2 + Mg+2 + 4 (HCO3)-Dolomita Sales solubles
Calcita Bicarbonato solubl!Ca+2 + 2 (HCO3)-CaCO3 + H2O + CO2
Procesos y reacciones5. Disolución
• Es el paso de un mineral a la solución
• Sólo es significativo en ciertos minerales salinos especialmente solubles, como cloruros o sulfatos
• En los carbonatos se produce en relación con el proceso de carbonatación y aumenta con la actividad del CO2
• En algunos iones metálicos puede ocurrir si forma complejos solubles (quelatos) con moléculas orgánicas
Meteorización biológica
• La actividad de los organismos vivos es de gran importancia
• Aportan materia orgánica, facilitan vías de entrada para el agua y el aire
• Su efecto más relevante es la producción de CO2 por su respiración, que favorece el descenso del pH y las reacciones de carbonatación