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

Geología General (070-3154)

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Universidad

de Oriente

Núcleo de Bolívar Escuela de Ciencias de la Tierra Departamento de Ingeniería Civil Departamento Geología General (070-3154)

Instructor: Ing. Geól. José G. Herrera García

Ciudad Bolívar, Julio de 2009

Fuente:: The Brita Fuente BritannicaIllustrat nnicaIllustrated ed Scienc Sciencee Libr Library ary (2009), BISL 02 - Rocks and Minerals Minerals

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Ing. Geól. José Herrera García

Instructor: Ing Geól José Herrera García

6. Intemperismo, erosión y suelo

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•

•

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, atmosféricos, en o cerca de la superficie su perficie terrestre, cambian de color, textura, composición, firmeza o forma, con poco o sin transporte del material suelto o alterado.

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

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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, atmosféricos, en o cerca de la superficie su perficie terrestre, cambian de color, textura, composición, firmeza o forma, con poco o sin transporte del material suelto o alterado.

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

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) 9 9 9 1 ( e o r n o M y r e d n a c i W : e t n e u F

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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 con un nuevo conjunto de condiciones ambientales.. ambientales

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

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•

Regolito o suelo suelo..

El regolito o suelo que es transportado se conoce como sedimento sedimento.. El movimiento del sedimento se llama erosión erosión..

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La mayor parte del intemperismo ocurre en la superficie.. superficie Sin embargo, éste también puede tener lugar a considerables profundidades. profundidades. Así como en las juntas de las rocas que permiten la fácil penetración del oxígeno atmosférico y la circulación de aguas superficiales.. superficiales

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Algunos autores restringen el intemperismo a los procesos destructivos debido a las aguas superficiales, 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.

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

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Físico (mecánico): –

•

Rotura mecánica o desintegración.

Químico: –

–

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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.

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Físico: –

•

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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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y g o l o e G a i d e p o l c y c n E , ) 5 0 0 2 ( r e i v e s l E : e t n e u F

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Intemperismo físico (mecánico)



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Desintegración de la roca (rotura mecánica). Sin cambio en la composición mineral de ésta.

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•

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.

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


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Granito meteorizado

Granito fresco

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•

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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.

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•

•

•

•



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El agua penetra en la fractura de una roca, congelándose dentro de ésta. La expansión del hielo provoca un acuñamiento de 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.

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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.

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•

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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.

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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.

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Intemperismo químico



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Descomposición de los minerales que conforman una roca en sus componentes químicos (ataque químico). La composición química de la roca cambia.

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•

Requiere agua: “el solvente universal ”: –

•

Paisajes significativamente húmedos (ricos en agua).

Virtualmente ausentes en los desiertos.

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Básicamente debido a los siguientes tipos: –

–

–

Disolución. Oxidación. Hidrólisis.

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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.

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•

–

•


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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.

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Reacciones con el agua: –

•

Liberación (lysis) por el agua ( hydro).

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

•

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Cationes disueltos.

Formación de nuevos minerales. –

Minerales alterados (residuos) tales como: Minerales de arcilla. Óxidos de hierro (moho).

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•



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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)

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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 

Son los más inestables en la superficie terrestre.

 Minerales formados a baja P  –

y T: y T:

Son los más estables.

La descomposición forma minerales estables a partir de sus precursores inestables.  Por ejemplo:  Olivino → óxidos de hierro.

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Fuente: Andrew S. Goudie (2006), Encyclopedia of Geomorphology (v.1 y 2). 12/07/2009 11:11 p.m.

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El volumen de la roca es reducido: –

–

Las esquinas y los lados son atacados rápidamente: Intemperismo esferoidal.

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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.

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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).

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•

Los procesos actúan sobre la superficie de las partículas. Las rocas o los minerales son alterados de afuera hacia adentro.

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El tamaño de la partícula. El clima. El material original.

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A mayor superficie, mayor efectividad del intemperismo químico. Las pequeñas partículas tienen, en comparación con su volumen, superficies mayores que las grandes.

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

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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. 12/07/2009 11:11 p.m.

•

•



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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.

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•

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.

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Algunas rocas son químicamente más estables que otras y no se alteran con igual rapidez por los procesos químicos: –

•

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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.

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•

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.

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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.

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Material parental


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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.

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Intemperismo químico al máximo. Intemperismo físico al máximo.

Calor y sequedad: –

•


Frío y humedad: –

•


Calor y humedad: –

•

Temperatura y humedad extremas

Dominio del intemperismo físico.

Frío y sequedad: –

Todo el intemperismo al mínimo.

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Intemperismo químico

200


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Intemperismo físico/mecánico y químico combinados

Fuerte

200

150

) m c ( l a u n a a i d e m n ó i c a t i p i c e r P

Intemperismoquímico fuerte

Moderado

100

50

150

Débil

Ciudad Bolívar P = 83 mm ; T = 27,7 °C 

0 -20 200

-10

0

10

20

30 100

Intemperismo físico/mecánico

Intemperismo químico moderado con acción del congelamiento (cuña de hielo)

Intemperismoquímico moderado

150 50

100

Intemperismo muy ligero

Ausente o insignificante

50



0 -20

-10

0

10

20

30



0 -20

-10

0

10

20

. y g o l o h p r o m o e G f o s l a t n e m a d n u F , ) 7 0 0 2 ( t t e g g u H n h o J d r a h c i R n e ) 0 5 9 1 ( r e i t l e P : e t n e u F

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Temperatura media anual (°C)

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Efectos biológicos


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La biota activa acelera el intemperismo.

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Pasado geológico


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

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Fuente: ?

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Las masas de rocas no se intemperizan uniformemente. Esto resulta en numerosas formaciones rocosas, formas del relieve y paisajes inusuales y espectaculares.

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

) 5 0 0 2 ( r e k r a P : e t n e u F

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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!.

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•



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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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> ) 5 0 0 2 ( r e k r a P : e t n e u F

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Suelos diferentes se forman bajo condiciones climáticas diferentes.

Pedalfer

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Pedocal



Laterítico


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