SEMANA VI : LA METEORIZACION Y LOS SUELOS

METEORIZACIÓN DE LAS ROCAS

Definición:

Es  la desintegración, descomposición y disgregación de una roca en la superficie terrestre o próxima a ella como consecuencia de su exposición a los agentes atmosféricos y físico-químicos, con la participación de agentes biológicos.

El ciclo geológico:

Es  el conjunto de fenómenos que afectan a la corteza y manto superficial. A lo largo de la historia de la Tierra, la corteza ha estado sometida a transformaciones continuas, consecuencia de la acción de los agentes geológicos, tanto internos como externos, que son los elementos que con su actividad producen cambios en el relieve terrestre.

Se  consideran como etapas de procesos encadenados en el tiempo. Esta consideras tres etapas:

• Formación de los relieves: singularmente de las cordilleras montañosas, con todos los fenómenos acompañantes; el conjunto constituye la Orogénesis.

• Destrucción del relieve: originado por la acción de los agentes externos: es la Gliptogénesis.

• Producción de nuevos tipos de materiales rocosos: a partir de los derrubios originados en la gliptogénesis y de materiales incorporados desde el manto; son los procesos Litogénesis.

Los procesos geológicos internos tienen su principal origen en el calor interno del planeta, considerándose constructivos, al ser los responsables de la formación del relieve.

La manifestación de los agentes internos se realiza en forma de movimientos lentos (orogénicos) o bruscos (seísmos y volcanes), que asimismo darán origen a la formación de nuevos minerales y rocas.

Los procesos geológicos externos se deben a la actuación de los agentes externos (atmósfera, agua, viento), teniendo su origen en el calentamiento provocado por la radiación solar y en la fuerza de la gravedad.

El ciclo geológico integra ambos procesos, que se realizan de forma ininterrumpida y simultánea, en tres fases:

• Orogénesis o formación de nuevas cadena montañosas.

• Gliptogénesis, que es la destrucción del relieve, debida a los agentes externos.

• Litogénesis, que es la formación de nuevos materiales a partir de los ya existentes (rocas sedimentarias) y de otros que se incorporan desde el interior (rocas magmáticas y metamórficas).

Tipos de meteorización:

Generalmente se conoce tres tipos de meteorización. La meteorización física o mecánica, meteorización química y la meteorización biológica - orgánica. Cada tipo de la meteorización tiene sus subtipos cuales dependen de los factores físicos, químicos o biológicos.

Meteorización física o mecánica:

La meteorización física produce desintegración o ruptura en la roca, sin afectar a su composición química o mineralógica. En estos procesos la roca se va deshaciendo, es decir, se va disgregando en materiales de menor tamaño y ello facilita el proceso de erosión y transporte posterior. Las rocas no cambian sus características químicas pero sí las físicas. Está causada por las condiciones ambientales (agua, calor, sal, etc.). Los agentes que la provocan son:

La descompresión: Es la expansión y el agrietamiento que se producen en rocas que se han formado a gran profundidad, al encontrarse en la superficie donde la presión es mucho menor. A causa de esta dilatación comienzan a experimentar la formación de grietas o diaclasas con lo que se forman losas horizontales.

Termoclastia: Es  la fisura de las rocas aflorantes como consecuencia de la diferencia de temperatura entre el interior y la superficie. La diferencia térmica día-noche es la causa: durante el día, al calentarse, la roca se dilata; sin embargo, por la noche, al enfriarse, se contrae. Al cabo de un tiempo acaba rompiéndose. Este tipo de meteorización es importante en climas extremados con gran oscilación térmica entre el día y la noche (como el desierto).

La termoclastia da origen a una forma típica de meteorización mecánica en rocas graníticas que se denomina exfoliación en bolas, en inglés onion weathering (meteorización en capas de cebolla) debido a que la radiación solar penetra muy superficialmente en el granito, calentando apenas uno o varios centímetros a partir de la superficie, que es la zona que se dilata, mientras que al enfriarse, se va separando del núcleo interno.

Gelifracción: Es la rotura de las rocas aflorantes a causa de la presión que ejercen sobre ellas los cristales de hielo. El agua, al congelarse, aumenta su volumen en un 9%. Si se encuentra en el interior de las rocas, ejerce una gran presión sobre las paredes internas que acaba, tras la repetición, por fragmentarlas. Este tipo de meteorización es importante en climas húmedos y con repetidas alternancias hielo-deshielo (+0 °C/-0 °C), como los montañosos.

Haloclastia: Es la rotura de las rocas por la acción de la sal. En determinados ambientes hay una gran presencia de sal. Esto es en los ambientes áridos, ya que las lluvias lavan el suelo llevándose consigo la sal. La sal, se incrusta en los poros y fisuras de las rocas, y, al recristalizar y aumentar de volumen, aumenta la presión que ejercen sobre las paredes internas (similar a la gelifracción) con lo que se puede ocasionar la ruptura. El resultado son rocas muy angulosas y de menor tamaño, lo que generalmente da lugar a los procesos de erosión.

Dentro de los principales procesos de meteorización física que inducen a la fragmentación de las rocas se tiene por:

Cambio  de temperatura:

Conllevan a una dilatación y contracción alternada que resulta con mayor temperatura en el día y del enfriamiento  por las noches. Esto  origina esfuerzos internos debido  a los coeficientes de dilatación de los constituyentes de  las rocas.

La   escamacion  concéntrica: Consiste en la separación en forma delgadas escamas curvadas de la roca.

La  disyunción esferoidal: Consiste en la alteración física de las rocas plutónicas, cuya característica principal es descascarse en forma de lámelas, lo que como producto final fragmentos rocosos redondeados.

La  desintegración  granular: Es el proceso mediante el cual  las rocas se desgastan en fragmentos granulares, que generalmente son elementos minerales componentes de las rocas y mantiene sus características físicas y química.

La  descompresión:

Este efecto  producido en las rocas principalmente plutónicas, por los cambios de temperatura, esto ocurre cuando se apoya al menos en parte a la gran reducción de la presión  que se produce cuando la roca  que las cubrían es erosionadas, el cuerpo comienza a expandirse y separarse en lajas en proceso denominado descompresión.

Acción   de las heladas:

El agua líquida tiene la propiedad de expandirse alrededor de 9% de su volumen  cuando se congela  , debido a las moléculas  de agua en estructura cristalina del hielo , están más separadas de los que están en el agua liquidan por ello tienen menos densidad y puede flotar en el agua.

Como consecuencia, cuando el agua penetra en las rocas ya sea por gravedad o por tensión superficial, la congelación del agua en un espacio confinado como una fractura ejerce fuertes y continuas presiones sobre las paredes, actuando como una verdadera cuña dentro de la roca que ensanchan las aberturas y después de muchos ciclos de congelación y deshielo aumentan en fracturamiento de la roca lo que hace más energético la meteorización.

Actividad  biológica:

Las actividades de los organismos que viven en la superficie terrestre, entre ellos las plantas, los animales excavadores y los seres humanos efectúan  también meteorización física.

El crecimiento de las plantas que va acompañado de un aumento en la longitud y diámetro de las raíces   así como el tronco de las mismas, en búsquedas de los nutrientes y agua penetra en las aberturas de las rocas ejerciendo presiones sobre las paredes produciendo el resquebrajamiento de ellas.

Asimismo la actividad de los animales excavadores produce aflojamiento y mezcla de los suelos. Los animales y las plantas contribuyen de una manera importante en la formación de las rocas, gracias a ellos existe el carbón y le petróleo y la formación de los suelos.

Meteorización química:

Produce una transformación química de la roca provocando la pérdida de cohesión y alteración de la roca. Los procesos más importantes son los atmosféricos, el vapor de agua, el oxígeno y el dióxido de carbono que están implicados en:

Disolución: Consiste en la incorporación de las moléculas de un cuerpo sólido a un disolvente como es el agua. Mediante este sistema se disuelven muchas rocas sedimentarias compuestas por las sales que quedaron al evaporarse el agua que las contenía en solución.

Hidratación: Es el proceso por el cual el agua se combina químicamente con un compuesto. Cuando las moléculas de agua se introducen a través de las redes cristalinas de las rocas se produce una presión que causa un aumento de volumen, que en algunos casos puede llegar al 50%. Cuando estos materiales transformados se secan se produce el efecto contrario, se genera una contracción y se resquebrajan.

Oxidación: La oxidación se produce por la acción del oxígeno, generalmente cuando es liberado en el agua. En la oxidación existe una reducción simultánea, ya que la sustancia oxidante se reduce al adueñarse de los electrones que pierde la que se oxida. Los sustratos rocosos de tonalidades rojizas, ocres o parduzcas, tan abundantes, se producen por la oxidación del hierro contenido en las rocas.

Hidrólisis: Es la descomposición química de una sustancia por el agua, que a su vez también se descompone. En este proceso el agua se transforma en iones que pueden reaccionar con determinados minerales, a los cuales rompen sus redes cristalinas. Este es el proceso que ha originado la mayoría de materiales arcillosos que conocemos.

Carbonatación: Consiste en la capacidad del dióxido de carbono para actuar por sí mismo, o para disolverse en el agua y formar ácido carbónico en pequeñas cantidades. El agua carbonatada reacciona con rocas cuyos minerales predominantes sean calcio, magnesio, sodio o potasio, dando lugar a los carbonatos y bicarbonatos.

Bioquímica La acción de los ácidos orgánicos procedentes de la descomposición de materiales biológicos en el suelo.

Meteorización biológica:

Algunos seres vivos contribuyen a transformar las rocas. Así, las raíces de las plantas se introducen entre las grietas actuando de cuñas.

Al mismo tiempo segregan sustancias que alteran químicamente las rocas, como puede verse en la imagen: la decoloración de la pared por la acción de los ácidos (carbónico y de otros tipos) nos muestra claramente este proceso.

También algunos animales, como las lombrices de tierra, las hormigas, las termitas, los topos, etc., favorecen la alteración in situ de las rocas en la superficie. A ese tipo de alteración, a veces química, que realizan los seres vivos la llamamos meteorización externa.

SUELOS

Definición:

Es la capa más superficial de la corteza terrestre, que resulta de la descomposición de las rocas por los cambios bruscos de temperatura y por la acción del agua, del viento y de los seres vivos.

También es el proceso mediante el cual los fragmentos de roca se hacen cada vez más pequeños, se disuelven o van a formar nuevos compuestos, se conoce con el nombre de meteorización.

Formación del suelo:

El suelo puede formarse y evolucionar a partir de la mayor parte de los materiales rocosos, siempre que permanezcan en una determinada posición el tiempo suficiente para permitir las anteriores etapas. Se pueden diferenciar:

• Suelos autóctonos, formados a partir de la alteración de la roca que tienen debajo.

• Suelos alóctonos, formados con materiales provenientes de lugares separados. Son principalmente suelos de fondos de valle cuya matriz mineral procede de la erosión de las laderas.

La formación del suelo es un proceso en el que las rocas se dividen en partículas menores mezclándose con materia orgánica en descomposición. El lecho rocoso empieza a deshacerse por los ciclos de hielo-deshielo, por la lluvia y por otras fuerzas del entorno:

• El lecho de roca madre se descompone cada vez en partículas menores.

• Los organismos de la zona contribuyen a la formación del suelo desintegrándolo cuando viven en él y añadiendo materia orgánica tras su muerte. Al desarrollarse el suelo, se forman capas llamadas horizontes.

El horizonte A, más próximo a la superficie, suele ser más rico en materia orgánica, mientras que el horizonte C contiene más minerales y sigue pareciéndose a la roca madre. Con el tiempo, el suelo puede llegar a sustentar una cobertura gruesa de vegetación reciclando sus recursos de forma efectiva.

Cuando el suelo es maduro suele contener un horizonte B, donde se almacenan los minerales lixiviados.

Clasificación de los suelos:

La clasificación de los suelos suele basarse en la morfología y la composición del suelo, con énfasis en las propiedades que se pueden ver, sentir o medir. A continuación se presentan algunas clasificaciones:

Suelos zonales: Suelos que reflejan la influencia del clima y la vegetación como los controles más importantes.

Suelos azonales: Son aquellos que no tienen límites claramente definidos y no están mayormente influenciados por el clima.

Suelos intrazonales: Son aquellos que reflejan la influencia dominante de un factor local sobre el efecto normal del clima y la vegetación. Ej: los suelos hidromorficos (pantanos) o calcimorficos formados por calcificación.

Suelos exodinamorficos: Son aquellos suelos que reflejan la influencia del clima y la vegetación.

Suelos exodinamorficos: Son aquellos suelos influenciados por el material parental.

Pedocales: Suelos con acumulación de carbonatos de calcio, generalmente están en ambientes áridos y semiáridos.

Pedalfers: Suelos con alta lixiviación y segregación de Al y Fe, generalmente están en ambientes húmedos.

Tipos  de suelos:

El suelo se clasificar según su textura: fina o gruesa, y por su estructura: floculada, agregada o dispersa, lo que define su porosidad que permite una mayor o menor circulación del agua, y por lo tanto la existencia de especies vegetales que necesitan concentraciones más o menos elevadas de agua o de gases.

El suelo también se puede clasificar por sus características químicas, por su poder de absorción de coloides y por su grado de acidez (pH), que permite la existencia de una vegetación más o menos necesitada de ciertos compuestos.

Los suelos no evolucionados: Estos son suelos brutos muy próximos a la roca madre. Apenas tienen aporte de materia orgánica y carecen de horizonte B.

Si son resultado de fenómenos erosivos, pueden ser: regosoles, si se forman sobre roca madre blanda, o litosoles, si se forman sobre roca madre dura. También pueden ser resultado de la acumulación reciente de aportes aluviales. Aunque pueden ser suelos climáticos, como los suelos poligonales de las regiones polares, los reg (o desiertos pedregosos), y los ergs, de los desiertos de arena.

Los suelos poco evolucionados: Dependen en gran medida de la naturaleza de la roca madre. Existen tres tipos básicos: ránker, rendzina y los suelos de estepa. Los suelos ránker son más o menos ácidos, como los suelos de tundra y los alpinos. Los suelos rendzina se forman sobre una roca madre carbonatada, como la caliza, suelen ser fruto de la erosión y son suelos básicos. Los suelos de estepa se desarrollan en climas continentales y mediterráneo subárido. El aporte de materia orgánica es muy alto. Según sea la aridez del clima pueden ser desde castaños hasta rojos.

En los suelos evolucionados: Encontramos todo tipo de humus, y cierta independencia de la roca madre. Hay una gran variedad y entre ellos se incluyen los suelos de bosques templados, los de regiones con gran abundancia de precipitaciones, los de climas templados y el suelo rojo mediterráneo. En general, si el clima es propicio y el lugar accesible, la mayoría de estos suelos están hoy ocupados por explotaciones agrícolas.

• Los suelos pardos son típicos del bosque templado y el tipo de humus es mull.

• Los suelos lixiviados son típicos de regiones de gran abundancia de precipitaciones en el clima templado, dominados por los procesos de lixiviación. El tipo de humus también es mull.

• Los podsoles son suelos de podsolización acentuada; es decir, tienen gran acumulación de elementos ferruginosos, silicatos y alumínicos en el horizonte B. La lixiviación arrastra estos elementos del horizonte A al B. El humus típico es el mor.

• Los suelos podsólicos tienen una podsolización limitada. Son de color ocre claro o rojizo. El tipo de humus es mor. Tanto este como el anterior son típicos de los climas templados.

• Los suelos ferruginosos se desarrollan en los climas cálidos con una estación seca muy marcada. A este tipo de suelo pertenece el suelo rojo mediterráneo. Se caracterizan por la rubefacción de los horizontes superficiales. En ocasiones se desarrolla la tierra rosa sobre roca madre caliza.

• Los suelos ferralíticos se encuentran en climas cálidos y muy húmedos. La roca madre está alterada y libera óxidos de hierro, aluminio y sílice. Son suelos muy lixiviados. Estos suelos pueden tener caparazón si se ven sometidos a la erosión o a migraciones masivas de coloides.

 Perfil  del suelo:

Es un corte vertical en el terreno, que va desde la superficie del suelo hasta la roca madre, a partir de la que se ha formado. En todo perfil, salvo casos excepcionales, se pueden distinguir una serie de capas horizontales, llamados horizontes.

El perfil consiste de una sucesión de estratos más o menos diferenciados. Estos estratos pueden deberse a la forma de deposición o sedimentación (suelos eólicos o aluviales, en agua) o a procesos internos (pedogénesis).

En este último caso los estratos se denominan “horizontes”. En esos procesos de pedogénesis la vegetación ejerce su influencia de arriba hacia abajo (es más intensa arriba) y los minerales de abajo hacia arriba (es más intensa abajo); la interacción de ambos da lugar a los horizontes.

• Horizonte 0: capa de humus: depósitos de material vegetal.

• Horizonte A: capa superior, posee mayor actividad biológica, generalmente está enriquecida con materia orgánica y es más oscura que el suelo subyacente. Plantas, animales y sus residuos interactúan con gran cantidad de microorganismos (bacterias, protozoos, hongos, etc.).

• Horizonte B: algunos de sus materiales (ej. arcilla o carbonatos) son filtrados del A por agua percolada. Suele ser más grueso que el A. La acumulación de arcilla y la presión de la capa superior reducen la porosidad de las capas más profundas. Esto a veces inhibe la aereación, el drenaje interno de agua y la penetración de las raíces.

• Horizonte C: es material parental del suelo. Un suelo residual C consiste de material rocoso fragmentado y erosionado. E otros casos C consiste de depósitos aluviales, eólicos o glaciares no alterados por la comunidad biológica.

• Horizonte D, horizonte R, roca madre o material rocoso: es el material rocoso subyacente que no ha sufrido ninguna alteración química o física significativa. Algunos distinguen entre D, cuando el suelo es autóctono y el horizonte representa a la roca madre, y R, cuando el suelo es alóctono y la roca representa sólo una base física sin una relación especial con la composición mineral del suelo que tiene encima.

Suelos en el Perú:

El Perú es un país pobre en buenos suelos, a pesar de su gran extensión. De las 128, 521,560 ha del país, sólo 25, 525,000 ha (19,86%) son aptas para la agricultura y la ganadería. En forma general los suelos del Perú se han clasificado en siete regiones de suelos o regiones geoedáficas.

1. Región yermosólica: En la Costa desértica, que abarca unas 10, 000,000 ha. Los suelos buenos están en los escasos valles costeros. En los valles irrigados predominan los suelos aluviales (fluvisoles), de alta calidad. En los desiertos predominan los suelos arenosos (regosoles), los salobres (solonchaks), y los aluviales secos en los cauces secos (fluvisoles secos). En los cerros y colinas predominan los suelos rocosos (litosoles). En la Costa norte (Piura y Tumbes) los suelos son arcillosos y alcalinos (vertisoles). En la Costa sur existen suelos volcánicos (andosoles) de reacción neutra.

2. Región litosólica: En las vertientes occidentales áridas de los Andes, donde la topografía es muy desfavorable. Predominan los suelos pedregosos y rocosos (litosoles). En las partes bajas hay arenosos (regosoles) y áridos con calcio (yermosoles cálcicos). En las partes medias los hay con arcilla y cal (yermosoles lúvicos); con capa oscura y cal (xerosoles), y suelos pardos (kastanozems).

3. Región paramosólica o andosólica: En las alturas andinas encima de 4,000 msnm, donde existen buenos suelos, pero el uso agrícola está limitado por el frío. Predominan los suelos ricos en materia orgánica y ácidos (paramosoles), y existen suelos rocosos (litosoles), calcáreos (redzinas), arcillosos profundos (chernozems), y orgánicos profundos (histosoles).

4. Región kastanosólica: En los valles interandinos entre 2,200 y 4,000 msnm y en la parte superior de la selva alta. Predominan los suelos calcáreos de color rojizo y pardo rojizo (kastanozems cálcicos), arcillosos (kastanozems lúvicos) y profundos y finos (phaeozems). En el sur predominan los suelos de origen lacustre (planosoles), a veces con mal drenaje (gleisoles), y suelos de origen volcánico (andosoles).

5. Región líto-cambisólica: En la selva alta entre 2,200 y 3,000 msnm. La pendiente es extrema y los suelos son pobres y erosionables por las altas precipitaciones. Predominan los suelos superficiales (litosoles) y de formación incipiente o jóvenes (cambisoles). Pueden ser ácidos o calcáreos, y con frecuencia, de color amarillo.

6. Región acrisólica: En las partes medias e inferiores de la selva alta entre 500 y 2,800 msnm. Comprende algunos valles con buenos suelos. Predominan suelos profundos, de tonos amarillos y rojizos con buen drenaje (acrisoles) y arcillosos muy profundos (nitosoles). Hacia la selva baja aparecen suelos arcillosos ácidos y con fierro (acrisoles plínticos). En las pendientes los suelos son rocosos (litosoles). En los fondos de los valles los suelos son aluviales (fluvisoles), a veces con mal drenaje (gleisoles), y suelos arcillosos (vertisoles).

7. Región acrísólica ondulada: En la selva baja. Hay suelos rojos y amarillos, ácidos y de baja fertilidad natural (ultisoles), jóvenes de perfil poco diferenciado (entisoles), jóvenes con diferenciación en horizontes (inceptisoles), mal drenados (aguajales), moderadamente fértiles y bien drenados (alfisoles, vertisoles, molisoles), muy infértiles arenosos (spodosoles), de arenas blancas.

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