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