6. Intemperismo, erosión y suelo (1).pdf

Geología General (070-3154) 12/07/2009 11:14:51 p.m.

Instructor: Ing. Geól. José Herrera García 1

Universidad de OrienteNúcleo de Bolívar

Escuela de Ciencias de la TierraDepartamento de Ingeniería Civil

Geología General (070-3154)

Instructor:Ing. Geól. José G. Herrera García

Ciudad Bolívar, Julio de 2009

Ing. Geól. José Herrera García12/07/2009 11:11 p.m. 46. Intemperismo, erosión y suelo

Fuente: The Britannica Illustrated Science Library (2009), BISL 02 - Rocks and Minerals



Ing. Geól. José Herrera García

• También se conoce como demorfismo, meteorización o clastación (formación de clásticos).

• El proceso destructivo o grupo de procesos mediante los cuales los materiales terrestres y rocosos expuestos a los agentes atmosféricos, en o cerca de la superficie terrestre, cambian de color, textura, composición, firmeza o forma, con poco o sin transporte del material suelto o alterado.

12/07/2009 11:11 p.m. 66. Intemperismo, erosión y suelo


• Involucra la destrucción física (desintegración) y la alteración química (descomposición) de las rocas (minerales) en la superficie terrestre o cerca de ella.





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• Un conjunto de procesos por los cuales las rocas y minerales son alterados física y químicamente, de modo que se acercan más al equilibrio conun nuevo conjuntode condiciones ambientales.





• Producto del intemperismo se forma un manto in situ de sedimentos desgastados y preparados para su transporte

– Regolito o suelo.

• El regolito o suelo que es transportado se conoce como sedimento.

• El movimiento del sedimento se llama erosión.



• La mayor parte del intemperismo ocurre en la superficie.

• Sin embargo, éste también puede tener lugar a considerables profundidades.

• Así como en las juntas de las rocas que permiten la fácil penetración del oxígeno atmosférico y la circulación de aguas superficiales.





• Algunos autores restringen el intemperismo a los procesos destructivos debido a las aguassuperficiales, que ocurren por debajo de 100 °C y a 1 kb.

• Otros amplían el término para incluir los cambios biológicos y la acción corrosiva del viento, agua y hielo.






• Físico (mecánico):

– Rotura mecánica o desintegración.

• Químico:

– Descomposición por reacción con el agua.

– Produce materia disuelta y un residuo insoluble.

• Biológico:

– Acción de los organismos frecuentemente combinada con los procesos de meteorización físicos y químicos.



• Físico:

– Molienda de los granos de café.

• Químico:

– Mezcla del café con agua caliente (lixiviación, lavado).

– Genera materia disuelta (café) y un residuo depletado insoluble (borra del café).






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1.Intemperismo físico (mecánico)


• Desintegración de la roca (rotura mecánica).

• Sin cambio en la composición mineral de ésta.





• Frecuentemente sucede junto con el intemperismo químico, excepto en los climas extremos:

– El intemperismo físico domina en las regiones polares y desérticas.

– En cualquier otro lugar, domina el intemperismo químico.



• Es un proceso que rompe, desmenuza, disgrega o desintegra a la roca sólida.


Granitometeorizado

Granitofresco




• Básicamente debido a los siguientes tipos:– La congelación:

Cuña de hielo (macrogelivación).Alternancia de hielo y deshielo.

– La liberación de presión: Juntas laminares

Liberación de la presión de sobrecarga o de confinamiento.

– La expansión y contracción térmicas: Intemperismo térmico (termoclástico).Alternancia de humedad y sequía.

– El crecimiento de cristales de sales:Cuña de sal (haloclástico).

– La actividad de los organismos:Cuña de raíces.



• El agua penetra en la fractura de una roca, congelándose dentro de ésta.

• La expansión del hielo provoca un acuñamientode la fractura abierta.

• Durante el deshielo el agua se infiltra más profundamente dentro de la grieta.

• La alternancia resulta en la desintegración de la roca.

• Este proceso es dominante en las regiones montañosas.






• Las rocas acuñadas son liberadas por la alternancia del hielo-deshielo acumulándose como un talud detrítico en la base de las laderas escarpadas.

• El talud detrítico pende acumulado en el ángulo de reposo.





• Las rocas se expanden con la erosión del material suprayacente con la consecuente reducción de la presión litostática (descompresión).

• Las rocas desarrollan grietas llamadas juntas laminares o de exfoliación.

– Por ejemplo, las rocas ígneas plutónicas:

Rompen o “desconchan” en capas paralelas llamadas lajas de exfoliación.

La liberación de la sobrecarga produce domos de exfoliación:

Exhiben exfoliación esferoidal.







• Acción de las raíces de las plantas/árboles:

– Agrandan las grietas de las rocas.

– Acuñamiento de las raíces.

– Este proceso se conoce también como intemperismo biomecánico.





2.Intemperismo químico


• Descomposición de los minerales que conforman una roca en sus componentes químicos (ataque químico).

• La composición química de la roca cambia.





• Requiere agua: “el solvente universal”:

– Paisajes significativamente húmedos (ricos en agua).

• Virtualmente ausentes en los desiertos.



• Básicamente debido a los siguientes tipos:

– Disolución.

– Oxidación.

– Hidrólisis.





• La rocas es completamente disuelta.

• Algunos minerales como la halita, el yeso y la calcita se disuelven:

CaCO3 + H2O + CO2 → Ca+2 + 2HCO3-1

(calcita) + (agua) + (bióxido de carbono) → (ión de calcio) + (ión de bicarbonato)

• La acidez colabora en este proceso:

– Por ejemplo:

La lluvia ácida.



• Reacciones con el oxígeno:

– La roca se oxida.

– Una reacción en la cual un metal libera electrones.

• Resulta importante en la descomposición de los minerales máficos.

• La herrumbre es un ejemplo familiar de oxidación.





• Reacciones con el agua:

– Liberación (lysis) por el agua (hydro).

• El agua libera los cationes que mantienen juntos a los silicatos:

– Cationes disueltos.

• Formación de nuevos minerales.

– Minerales alterados (residuos) tales como:

Minerales de arcilla.

Óxidos de hierro (moho).



• El feldespato potásico se meteoriza en minerales de arcilla y algunos iones:

KAl2Si3O8 + 2H+1 + 2HCO3-1 + H2O →

(ortoclasa) + (ión de hidrógeno) + (ión de bicarbonato) + (agua)

Al2Si2O5(OH)4 + 2K+1 + 2HCO3-1 + 4SiO2

(caolinita, arcilla) + (ión de potasio) + (ión de bicarbonato) + (sílice)







• Descomposición de los minerales inestables:– Inverso a la serie de reacción de Bowen:

Serie de estabilidad de Goldich.

– Rangos de estabilidad mineral:Minerales formados a alta P y T:

Son los más inestables en la superficie terrestre.

Minerales formados a baja P y T: Son los más estables.

– La descomposición forma minerales estables a partir de sus precursores inestables.Por ejemplo:

Olivino → óxidos de hierro.





Fuente: Andrew S. Goudie (2006), Encyclopedia of Geomorphology (v.1 y 2).


• El volumen de la roca es reducido:

– Las esquinas y los lados son atacados rápidamente:

– Intemperismo esferoidal.






• Ambos mecanismo actúan de manera interrelacionada y en forma positiva.

• La desintegración física incrementa el área superficial.

• Esto permite que el agua invada a la roca y promueva los procesos de intemperismo químico (ataque químico).

• El proceso se repite ininterrumpidamente.






• La biotita y los feldespatos se meteorizan en minerales de arcilla.

• Estos minerales son removidos por el agua de escorrentía.

• Los minerales removidos hacen que la roca se desmenuce (desmigaje, desmorone).

• El cuarzo, mineral resistente al intemperismo, es dejado (abandonado).





• Los procesos actúan sobre la superficie de las partículas.

• Las rocas o los minerales son alterados de afuera hacia adentro.



• El tamaño de la partícula.

• El clima.

• El material original.





• A mayor superficie, mayor efectividad del intemperismo químico.

• Las pequeñas partículas tienen, en comparación con su volumen, superficies mayores que las grandes.



• Mientras el área superficial del ejemplo crece, el volumen total sigue siendo 8 m³.





• Con relación al bloque anterior…1. Su superficie total aumenta, a medida que se

divide en bloques más pequeños.

2. Mientras más pequeño sea cada bloque, mayor será el área superficial del bloque original en comparación con su volumen.

• Conclusión: el intemperismo mecánico reduce el tamaño de las partículas, contribuyendo al intemperismo químico al exponer mayor área superficial en una roca.



• Procesos químicos: se aceleran debido a las altas temperaturas y a la presencia de líquidos.

• El intemperismo químico es más efectivo en los trópicos que en las regiones áridas y árticas:

– En los trópicos, tanto la temperatura como la pluviosidad son altas, mientras que las tasas de evaporación son bajas.

– La vegetación y la vida animal son más abundantes.





• Efectos del intemperismo en los trópicos:– Se extienden a profundidades de varias decenas

de metros.

• Efectos del intemperismo en las regiones áridas y árticas:– Se extienden sólo de unos centímetros a unos

cuantos metros de profundidad.

• El intemperismo químico prosigue en todas partes, menos, quizás, donde los materiales de la Tierra estén perfectamente congelados.



• Algunas rocas son químicamente más estables que otras y no se alteran con igual rapidez por los procesos químicos:– P.e., cuarcita vs basalto.

• La estabilidad de los minerales comunes es precisamente lo contrario a su orden de cristalización en la serie de reacciones de Bowen:– Los minerales formados al final de la serie son

químicamente estables, mientras que los formados primero son alterados fácilmente por los procesos químicos.





• Intemperismo esferoidal:

– Manifestación del intemperismo químico.

– Una roca, aunque sea de forma rectangular inicialmente, se intemperiza y toma una forma esferoidal porque ésta es la figura más estable que puede asumir.



• En un bloque rectangular…– Esquinas: son atacadas por los procesos de

intemperismo en tras lados.

– Bordes: son atacados por dos lados.

– Superficies planas (caras): se intemperizan de manera más o menos uniforme.

• Por consiguiente, las esquinas y los bordes se alteran con mayor rapidez, se desprende material de ellos y se desarrolla una forma más esférica. Una vez que se ha creado la forma esférica, todas las superficies se intemperizan al mismo ritmo.





1.Material parental


• El material parental menos estable, formado a alta P y T, se intemperiza más rápidamente mientras que el formado a baja P y T es más estable.





2.Temperatura y humedad extremas


• Calor y humedad:

– Intemperismo químico al máximo.

• Frío y humedad:

– Intemperismo físico al máximo.

• Calor y sequedad:

– Dominio del intemperismo físico.

• Frío y sequedad:

– Todo el intemperismo al mínimo.






Intemperismoquímico

Intemperismofísico/mecánico

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Intemperismo físico/mecánico y químico combinados

Temperatura media anual (°C)

Fuerte

Moderado

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Ausente oinsignificante

Intemperismoquímico

moderadocon acción

del congelamiento(cuña de hielo)

Intemperismomuy ligero

Intemperismo químicomoderado

Intemperismo químicofuerte

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Ciudad BolívarP = 83 mm ; T = 27,7 °C




3.Efectos biológicos


• La biota activa acelera el intemperismo.





4.Pasado geológico


• El ritmo del intemperismo ha variado con las condiciones bióticas y atmosféricas.






Fuente: ?




• Las masas de rocas no se intemperizanuniformemente.

• Esto resulta en numerosas formaciones rocosas, formas del relieve y paisajes inusuales y espectaculares.








• Es una combinación de minerales, materia orgánica, agua y aire que soporta el desarrollo de las plantas.


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• Hans Jenny (1941), identificó cinco:– El clima:

Aireación y la precipitación.

– El material parental:Mineralogía.

– La biota:Plantas, animales y microbios.

– La pendiente del terreno:Topografía.

– El tiempo:¡Historia geológica/evolutiva!.



• Los procesos formadores de suelo actúan desde la superficie hacia abajo.

• Esto origina horizontes de suelos:– Horizonte A:

Rico en materia orgánica y mineral.

– Horizonte B:Es transicional.

Presencia de materia mineral alterada y poca materia orgánica.

– Horizonte C:Lecho rocoso alterado.





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• Suelos diferentes se forman bajo condiciones climáticas diferentes.


Pedalfer Pedocal Laterítico





• American Geological Institute (AGI) (1995), Glossary of Geology [CD]. (R. L. Bates y J. A. Jackson, edits.; 3era ed.) Alexandria-Virginia, EEUU.

• Tarbuck, E. J., Lutgens, F. K. y Tasa, D. (2005). Ciencias de la Tierra: una introducción a la Geología Física (8va ed.). (M. Martín-Romo, Ed., & AMR Traducciones científicas, Trad.) Ribera del Loira-Madrid, España: Pearson Educación S.A.

• Wicander, R., & Monroe, J. S. (1999). Fundamentos de Geología (2da ed.). (E. Palos, Trad.) México: International Thomson.





Sedimento y rocas sedimentarias

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