5.- Productos de la meteorizacin

Regolitos y suelos

Perfil del suelo Clasificacin de los suelos Paleosuelos Lateritas y bauxitas Gossans Otros yacimientos residuales Alteracin de los monumentos Lecturas recomendadas

5.- Productos de la meteorizacin Hemos visto a lo largo del tema anterior como se produce la meteorizacin, y cuales son sus principales productos: los clastos, geles e iones, que son transportados hacia los medios de depsito. Pero hay minerales y rocas que son producto de estos procesos, producindose una acumulacin in situ caracterstica. Los ms extendidos son los regolitos y suelos, las lateritas y bauxitas, y los gossans. Tambin nos vamos a referir dentro de esta tema a los procesos de degradacin de la piedra natural, lo que recibe el nombre genrico de "mal de la piedra". Regolitos y suelos La accin de los agentes atmosfricos sobre las rocas existentes en la superficie del planeta produce unos cambios en su naturaleza cuyo alcance hemos visto en el tema anterior. El resultado es la formacin de un manto ms o menos continuo de materiales intensamente alterados, de espesor variable y caracteres que dependen en el detalle de diversos factores, entre los que los ms importantes son la naturaleza de la roca original y el clima existente en la regin. Denominamos regolito al conjunto de materiales producto directo de la meteorizacin de un sustrato. Se trata de un conjunto de materiales relativamente homogneo, formado por los fragmentos de la roca original, y de minerales neoformados durante el proceso (arcillas, carbonatos). Por su parte, recibe el nombre de suelo este mismo conjunto cuando aparece estructurado, es decir, dividido en una serie de bandas u horizontes, que se originan durante la evolucin geolgica y biolgica del regolito. Esta diferencia explica el que al "suelo" de otros planetas, como el de nuestro satlite, la Luna, no se le denomine as, sino regolito: se trata de una acumulacin no estructurada de polvo csmico y de materiales procedentes de la trituracin de rocas de la superficie planetaria como resultado del impacto de meteoritos. Los regolitos y suelos estn formados por componentes slidos, lquidos y gaseosos, adems de un importante componente orgnico. Los componentes slidos son los fragmentos de rocas y minerales procedentes de la meteorizacin. Los lquidos, el agua de infiltracin, ms o menos cargada de sales en disolucin. Los gaseosos corresponden a aire atrapado en los poros del componente slido, ms o menos oxigenado cuanto mejor sea la porosidad del material. La materia orgnica corresponde a restos de la descomposicin de organismos (vegetales y animales), ms o menos transformada en cidos hmicos, pero tambin materia viva: races de plantes, y microflora bacteriana saproftica. El suelo se utiliza con fines agrcolas, ganaderos y como reserva forestal; son muy importantes las modificaciones debidas al uso urbano de ste. Las actividades industriales, urbanas, agrcolas y ganaderas implican la existencia de residuos txicos o desechos peligrosos para los suelos y el agua. Los responsables de las explotaciones industriales, ganaderas y agrarias deben asegurar un tratamiento de desechos en los lugares adecuados a fin de degradar en el menor grado posible su valor ecolgico y permitir su utilizacin posterior. Perfil del suelo Como ya hemos referido, cuando un regolito aparece estructurado recibe el nombre de suelo. Salvo en situaciones muy concretas, o en regolitos muy recientes, normalmente esta estructuracin aparece desarrollada al menos en sus trminos bsicos. Es decir, que cuando observamos este manto de alteracin existente bajo la superficie de cualquier punto de nuestro planeta, podemos ver que est formado por una serie de capas u horizontes, distribuidos de forma aproximadamente paralela a la superficie topogrfica. Se pueden diferenciar tres horizontes principales, que se designan como A, B y C. El horizonte A es el ms superficial, y se caracteriza por su color oscuro, debido a la presencia en el mismo de abundante materia orgnica. Adems, es el ms intensamente afectado por los procesos de disolucin, que arrastran sus iones hacia horizontes ms profundos, por lo que se le conoce tambin como horizonte de lixiviacin o de lavado. El horizonte B recibe tambin el nombre de horizonte de acumulacin, porque en l se produce el depsito de iones procedentes del lavado del A. Se caracteriza por la abundancia de componentes minerales, que pueden ser tanto arcillas, producto de la meteorizacin de la roca, como sales precipitadas: carbonato clcico e hidrxidos de hierro son los ms comunes. El horizonte C es el formado directamente sobre la roca, por lo que est constituido mayoritariamente por fragmentos ms o menos alterados y estructurados de sta. El proceso de formacin del suelo recibe el nombre de edafognesis. El proceso comienza con la formacin de un regolito, sobre el que se implanta la vegetacin y se produce la vida y muerte de animales y plantas. La acumulacin de esta materia orgnica, y los procesos de lavado superficial producen la diferenciacin de un suelo AC. Con el tiempo se llegan a desarrollar los procesos de transporte y meteorizacin avanzada que dan origen al horizonte de acumulacin (B), formndose el caracterstico suelo completo ABC (ver figura).

Clasificacin de los suelos La naturaleza de un suelo depende de gran nmero de factores, que se conjugan para dar origen a distintos tipos, que pueden clasificarse de maneras muy diversas. Una clasificacin bsica es la que divide los suelos en dos grandes grupos: zonales y azonales. Los suelos zonales son suelos maduros, en cuya evolucin juega un papel primordial el clima, con el que se encuentran en equilibrio. Es por ello que su distribucin geogrfica suele presentar un carcter regional, en respuesta a la distribucin de la vegetacin y las regiones climticas. Pertenecen a esta categora, entre otros: Suelos en zonas polares. Las bajas temperaturas reinantes en estas zonas hacen que la meteorizacin qumica sea poco activa. La mayor parte del suelo se encuentra permanentemente helado (permafrost) y slo la parte superficial del mismo (mollisuelo) llega a deshelarse durante el verano. En este ltimo, los hielos y deshielos provocan deslizamientos de partculas, que unido a la existencia del permafrost a partir de los dos o tres metros de profundidad, impiden la formacin de los diferentes horizontes edficos. Adems, en determinadas zonas el permafrost presenta hidratos de gas (los denominados clatratos), que constituyen un posible recurso geolgico para la obtencin de metano. Suelos de latitudes medias clidas. Son propios de regiones de clima mediterrneo, y pueden ser de varios subtipos: suelos pardos mediterrneos, con un horizonte A decolorado y horizonte B rico en arcilla y de color pardo rojizo; suelos rojos mediterrneos, tpicos de condiciones ms ridas, y con un horizonte B de color rojizo; costras calcreas o caliches, propios de regiones ridas o semiridas, sin horizonte A y con un horizonte B formado por una costra o escudo de carbonato clcico. Suelos de latitudes medias fras. En estas regiones se forman los suelos de tipo podsol, con un horizonte B que incluye un nivel oscuro de acumulacin de humus y xidos de hierro. En regiones algo menos fras se forman las tierras pardas, con un caracterstico horizonte B de color pardo. Suelos de latitudes bajas. En climas tropicales muy hmedos, con gran intensidad y larga duracin de la meteorizacin qumica, se forman suelos con un horizonte B de gran espesor, muy compactos y resistentes, y enriquecidos en xidos de hierro y aluminio: las lateritas y bauxitas que veremos a continuacin.Los suelos azonales son suelos cuya gnesis est condicionada principalmente por un factor particular distinto al climtico, y que puede ser el litolgico o el topogrfico. Entre los condicionados por la litologa de la roca subyacente se encuentran la rendzina, un suelo oscuro que se desarrolla sobre calizas; el ranker, similar al anterior pero formado sobre rocas silicatadas, como el granito o la pizarra, o el chernozem, formado sobre el loess, y caracterizado por un horizonte A de gran espesor. Entre los condicionados por la topografa se encuentran los suelos hidromorfos o gleys, propios de zonas encharcadas, o los suelos aluviales, que se forman sobre los sedimentos de las llanuras de inundacin de los ros. Paleosuelos Son suelos formados en un pasado geolgico, que se han preservado de la accin erosiva por parte de los agentes externos y han quedado fosilizados dentro de una secuencia sedimentaria. Al tratarse de la parte ms superficial y alterada del sustrato rocoso, los suelos son susceptibles de ser erosionados, lo que dificulta su presencia en el registro geolgico. Los suelos que con ms facilidad pueden conservarse, son aquellos que presentan un perfil con niveles resistentes (lateritas, costras calcreas, etc.); aunque en ciertas condiciones suelos poco resistentes pueden tambin llegar a conservarse. Debido al condicionamiento climtico que presentan los suelos, el estudio de las caractersticas de los paleosuelos permite conocer las condiciones climticas que reinaron en el pasado, durante su formacin. Lateritas y bauxitas Como acabamos de ver, las lateritas y bauxitas corresponden en realidad a un tipo particular de suelo, desarrollado en condiciones especficas: en climas tropicales, con temperaturas medias altas, y con alta pluviosidad. Un carcter tambin necesario para el desarrollo de estos suelos peculiares es la topografa plana, por favorecer la permanencia del agua en el suelo, y retardar los procesos erosivos sobre el mismo. Por su inters minero, los estudiamos de forma especfica. Las lateritas se pueden definir como horizontes edficos fuertemente enriquecidos en xidos e hidrxidos de hierro, como consecuencia de la acumulacin de estos componentes en respuesta a la meteorizacin qumica avanzada de una roca que ya previamente mostraba un cierto enriquecimiento en este componente. Estn formadas mayoritariamente por hidrxidos y xidos de hierro (goethita, lepidocrocita, hematites), a menudo acompaado de slice o cuarzo, y de hidrxidos de aluminio y manganeso. En general estos minerales se disponen en agregados terrosos o crustiformes, formando capas de espesor muy variable, que puede llegar a la decena de metros. Se forman en zonas de relieve horizontal sobre rocas ricas en hierro, fundamentalmente sobre rocas gneas bsicas o ultrabsicas, ricas en minerales ferromagnesianos como el olivino o el piroxeno. La hidrlisis de estos minerales, a travs de serpentina y clorita fundamentalmente, produce como productos finales xidos/hidrxidos de hierro, slice, y sales solubles de Mg y Ca (procedente de clinopiroxeno). Algunos de los componentes minoritarios de estos minerales (Ni, Cr, Co) pueden tambin concentrarse en la laterita, aumentando sus posibilidades mineras. De las lateritas se extrae fundamentalmente hierro, a menudo enriquecido, como hemos mencionado, en elementos metlicos refractarios. Algunos de los yacimientos de hierro ms importantes del mundo son de este tipo, como los del estado de Minas Gerais, en Brasil. Las bauxitas son muy similares a las lateritas, pero enriquecidas preferencialmente en hidrxidos de aluminio, debido a que se forman sobre rocas previamente enriquecidas en este elemento. Los minerales que forman las bauxitas son bohemita, diasporo y gibsita, a menudo acompaados de hidrxidos de hierro, xidos de hierro y titanio (hematites, rutilo), y minerales arcillosos, fundamentalmente caolinita. Al igual que en las lateritas, estos minerales se asocian en agregados terrosos y crustiformes, as como bandeados, brechoides, pisolticos. Suelen presentar coloraciones claras, a menudo con tonalidades rojizas, debidas a la presencia de hidrxidos de hierro. Su composicin qumica es variable en el detalle, y nos define su calidad industrial. En especial su relacin Al2O3/SiO2 y su contenido en Fe2O3 permiten su clasificacin detallada y comercial. Especial inters tiene el parmetro ALFA, cuya frmula es la siguiente: ALFA = [0.85 (%SiO2 (%Al2O3)]/%Al2O3Este parmetro define aproximadamente el exceso o dficit de almina de un material respecto a una caolinita, afectado por un signo negativo, y permite clasificar los materiales bauxticos en las siguientes categoras: Bauxitas: ALFA entre 1 y 0.75 Bauxitas arcillosas: ALFA entre 0,75 y 0.50 Arcillas bauxticas: ALFA entre 0,50 y 0.25 Arcillas poco bauxticas: ALFA entre 0,25 y 0.00 Materiales arcillosos: ALFA entre 0.00 y 0.25 Materiales detrticos: ALFA 0.25Se forman sobre rocas ricas en minerales alumnicos, y en concreto, sobre rocas gneas cidas, ricas en feldespatos (granitos, sienitas), o sobre rocas sedimentarias arcillosas (lutitas) o sobre rocas metamrficas ricas en moscovita (esquistos, micasquistos). Tambin pueden formarse sobre calizas, como consecuencia de la disolucin de estas, que deja un residuo arcilloso (terra rossa) cuya meteorizacin a su vez puede dar lugar a la bauxita. Las bauxitas se explotan para la extraccin metalrgica del aluminio, del que son la nica mena. Los principales yacimientos de bauxitas se localizan en Australia, Brasil, Guayana, Surinam. Gossans Con este nombre de gossan se conocen tambin las monteras de alteracin de algunos yacimientos de sulfuros: cuando stos quedan sometidos a la accin de la intemperie, sufren una serie de procesos supergnicos con zonacin vertical, de la forma indicada en la figura adjunta, que muestra un esquema tpico de un gossan, en el que se pueden diferenciar tres grandes zonas, de abajo arriba: Zona primaria, que corresponde a los sulfuros inalterados. Zona de cementacin, que es la situada por debajo del nivel fretico, en la que se producen enriquecimientos en sulfuros de cobre de tipo calcosina covellina. Zona de oxidacin, comprendida entre el nivel fretico y la superficie, y caracterizada por un muy importante enriquecimiento en xidos e hidrxidos de hierro. Se puede considerar subdividida en dos subzonas: la situada por debajo de la superficie, en la que an podemos tener otros compuestos metlicos oxidados, como sultatos, cloruros..., y la zona superficial o de gossan propiamente dicho, formada por una acumulacin masiva de hidrxidos de hierro. En conjunto, por tanto, se caracteriza por un importante enriquecimiento en hidrxidos de hierro tipo goethita, lavado de Zn y Cu fundamentalmente, y concentracin diferencial del oro y la plata, que, adems, pasan de estar como impurezas en las redes cristalinas de los sulfuros, a estar como elementos nativos, lo que favorece su explotabilidad.

La formacin de un gossan implica la alteracin de los sulfuros, lo que a su vez implica que el azufre de stos pasa a forma de sulfatos solubles, que se liberan en el medio ambiente produciendo fenmenos de acidificacin de aguas, similares a los que se producen cuando se liberan en la superficie del terreno sulfuros, durante la minera. De hecho, algunas escombreras romanas de la Faja Pirtica Ibrica son autnticos gossans, ya que en ellas se han producido los mismos fenmenos que en los gossans naturales, incluyendo la liberacin y concentracin de oro. Otra cuestin a considerar es que este proceso de alteracin implica la liberacin de aniones sulfato al medio ambiente, que producen una importante acidificacin de las aguas procedentes de reas en las que existen este tipo de yacimientos. Adems, a menudo esta agua contienen proporciones variables de metales pesados, que pueden quedar dispersos tambin en el medio, produciendo algunos de ellos efectos txicos para los seres vivos. La minera favorece an ms este proceso, exponiendo a la intemperie una mayor proporcin de sulfuros inalterados. Otros yacimientos residuales La destruccin de las rocas es siempre un proceso diferencial: determinados minerales de las rocas se descomponen o solubilizan con facilidad, mientras que otros pueden permanecer inalterados durante periodos mucho ms largos. Ello condiciona que el proceso de meteorizacin pueda dar origen a yacimientos minerales caracterizados por la facilidad con la que es posible separar el mineral o minerales de inters econmico, que no se da cuando la roca est sana. Para que se produzca se ha de dar una conjuncin de factores litolgicos y climticos que favorezcan la degradacin de los minerales sin inters, pero que no afecte al mineral o minerales explotables. Algunos ejemplos de este tipo son los yacimientos de granate de la zona del Hoyazo de Njar, en Almera, en la que la alteracin generalizada de la roca que los contiene permite la explotacin de este mineral, o algunos yacimientos de feldespato sobre rocas gneas fuertemente alteradas, en las que el clima favorece la destruccin del resto de los minerales de stas, pero no del feldespato, o los yacimientos de caoln que se originan sobre este mismo tipo de rocas cuando la destruccin de los feldespatos es el fenmeno predominante. En general los yacimientos de este tipo suelen presentar morfologas planares y paralelas a la superficie del terreno, similar a la de los suelos, debido precisamente a su similar proceso gentico. Alteracin de los monumentos La mayor parte de los monumentos construidos por el hombre estn construidos con piedra natural o la incluyen como elemento auxiliar. Entre las rocas ms utilizadas para ello se encuentran rocas de alta resistencia a la meteorizacin, como el granito, pero tambin otras como la arenisca, o la caliza, que son rpidamente afectadas por los fenmenos de intemperie. Adems, otros productos de origen natural tambin se emplean, ms o menos transformados, para ello: es el caso de los morteros, argamasas, o incluso los ladrillos, tejas, etc. La degradacin que sufren estos componentes de las edificaciones se conocen con el nombre genrico de mal de la piedra, y es un problema que cada vez se hace mayor, sobre todo debido a que la atmsfera urbana cada vez est ms degradada por la presencia de mayores concentraciones de contaminantes, cuyo efecto sobre estos materiales es devastador. Al igual que en todos los casos que hemos visto hasta ahora, el grado de evolucin del proceso tiene un triple control: el litolgico (el tipo de roca, que favorece o no la meteorizacin que la afecta) el climtico (los climas ms templados y hmedos son los que ms favorecen este tipo de procesos), y el tiempo (los monumentos ms antiguos estn ms degradados que los ms recientes, a igualdad de los dems factores). A este se une, como ya hemos referido, el factor implicado en la contaminacin urbana, que favorece especialmente los fenmenos qumicos (disolucin, hidrlisis...). Los principales procesos que se reconocen en relacin con este fenmeno de la alteracin de los monumentos son: Formacin de ptinas: son costras superficiales, que a su vez pueden ser de suciedad, cromticas o biognicas. Formacin de depsitos superficiales. Tambin pueden tener diversos orgenes, desde eflorescencias salinas, pasando por acumulaciones de suciedad, hasta origen biolgico. Alveolizacin: Consiste en la formacin de una red bastante continua de huecos u alveolos, caracterstico de ciertos materiales, sobre todo si son porosos. Excavaciones y cavernas. A diferencia del anterior, son de carcter individual, desarrollndose puntualmente o bien por erosin local de la roca, o bien por la presencia previa en la roca de huecos. Erosiones superficiales. Son consecuencia de una desagregacin de los granos de rocas como la arenisca o el granito. Disgregacin. Similar al anterior, pero sobre rocas de tipo qumico, en la que los granos no se individualizan con facilidad (caso de las calizas). Fragmentacin. Es la formacin de fracturas, bien nuevas, porque la pieza est sometida a grandes tensiones en su colocacin, bien porque presentaba fracturas previas que se reabren o reactivan. Separacin en placas. A menudo algunas rocas se descaman en placas, como consecuencia de su naturaleza laminada y la desagregacin de estas lminas. Humectacin: acumulacin de suciedad y humedad ligada a rocas muy porosas en climas muy hmedos. Accin antrpica: es muy variada, desde las acciones fsicas (colocacin de letreros, etc.) hasta la qumica (pintadas, y posterior uso de disolventes para eliminarlas). Prdidas de material. A menudo, como consecuencia de la suma de procesos, llegan a desaparecer completamente algunos elementos; ladrillos, morteros, bloques de piedra... En definitiva, todos estos fenmenos hacen que la conservacin de los monumentos sea un campo en el que el conocimiento de la roca y de sus caractersticas, as como de los procesos de meteorizacin activos en cada zona concreta tenga una gran importancia, suponiendo una necesidad a cubrir por tcnicos en mineraloga y petrografa. La figura adjunta muestra un ejemplo de cartografa de procesos de alteracin que afectan a una iglesia de Almagro (Ciudad Real), segn el Estudio Fin de Carrera realizado por un alumno de la Escuela Universitaria Politcnica de Almadn (Antonio Avila San Jos). Depsitos residuales: La accin de la meteorizacin y circulacin de aguas subterrneas puede dar origen a depsitos residuales mediante la lixiviacin de ciertos componentes de las rocas o minerales y dejando un residuo de inters econmico. Para que se formen este tipo de depsitos se requiere que exista una intensa meteorizacin qumica, tal como ocurre en climas tropicales con altas tasas de precipitaciones. En zonas tropicales, muchas rocas se meteorizan originando suelos de los cuales todos los materiales solubles han sido disueltos y este tipo de suelos se denominan lateritas. Los hidrxidos de hierro y aluminio son algunas de las sustancias naturales ms insolubles y las lateritas estn constituidas Procesos Mineralizadores 14 principalmente por estos compuestos, los que si estn mezclados no tienen valor. Sin embargo, si las lateritas tienen un solo metal concentrado, como el aluminio, pueden constituir depsitos econmicos, excepto en las lateritas de Fe que son muy pobres como para ser de inters econmico. Cuando una laterita est constituida de casi puro hidrxido de Al se denomina bauxita y es la principal mena de aluminio. Otros depsitos residuales de inters econmico son los de nquel, los que se forman por meteorizacin intensa en climas tropicales de rocas ricas en Ni, tales como peridotitas y serpentinitas que tienen alrededor de 0.25% Ni. Durante la lateritizacin de tales rocas se libera el Ni, pero este rpidamente precipita ya sea con xidos de Fe o en filosilicatos niquelferos en la roca meteorizada debajo de la laterita. El cobalto tambin puede ser concentrado de la misma manera, pero generalmente es fijado en xidos de Mn.