Facultad de Ingeniería Geográfica, Ambiental y Ecoturismo
EDAFOLOGIA
2016-II METEORIZACION QUIMICA QUIM ICA
ING. BENIGNO GOMEZ ESCRIBA Email:
[email protected] gbenignopaulo @yahoo.es
2.3.1. 2.3 .1. ME T E OR I ZA ZAC C I O N QU QUII MIC A Procesos de Alteración que generan descomposición y corrosión de las rocas. Origina cambios químicos de las rocas debido a la acción combinada de distintos componentes: oxígeno, dióxido de carbono y agua, dando lugar a una serie de reacciones químicas. Como consecuencia, la roca pierde su coherencia y se desmorona, facilitando la posterior labor de los agentes erosivos.
2.3.2. 2.3 .2. A g entes R es pons ables •
En contacto con el aire (O2,), CO2, agua, los minerales de las rocas se alteran.
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Por otra parte, los organismos atacan a los minerales para extraer elementos nutrientes (K, Ca, Mg...) y transforman a los minerales. m inerales.
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La alteración química del material original, se encuentra ampliamente desarrollada en los suelos y se puede poner de manifiesto simplemente comparando la mineralogía inicial de la roca frente a la mineralogía del suelo que se forma form a a partir partir de ella.
2.3.3. Tipos de Meteorización química
a. Meteorización Geoquímica Son procesos que tienen lugar en el material parental (debajo del solum, en el horizonte C, o en capas mas profundas), antes de que se inicie la formación del suelo.
b. Meteorización Pedoquimica Son procesos que tienen lugar dentro del solum del perfil del suelo (horizonte A y B), y que implican una modificación y descomposición química de los minerales, que ocurre simultáneamente con los fenómenos biológicos y demás procesos de formación del suelo.
2.3.4. Des cripción de los Proces os
OXIDACIÓN. Proceso químico en el cual un elemento pierde un electrón y su valencia positiva se incrementa en un protón. Fe++
-
1e --------> Fe+++
(hierro ferroso) azulado, gris, gris verdoso •
(hierro férrico) pardo amarillento rojo
El oxígeno reacciona con los minerales que contienen metales, especialmente hierro, formando óxidos. Esta reacción origina una capa superficial escamada rojo-amarillenta que cubre l as rocas expuestas a la atmósfera.
Condiciones: - Encontrarse en lugares bien aireados. Con un alto suministro de oxigeno. - Que contengan minerales ferromagnesianos (Fe++ y Mg++) Ejemplo: 4FeO
oxido
+
O2
oxigeno
ferroso
2Fe2O3
oxido férrico
Minerales facilmente oxidables: - Las micas (biotita), anfíboles (hornblenda),
piroxenos (hiperstena, augita)
Las rocas que contienen minerales ricos en hierro como olivino, augita, horblenda y biotita, son atacados por el agua portadora de oxígeno en solución, dando lugar a minerales como la Hematina, Fe2 O3 (color rojizo en las rocas). En presencia de agua la oxidación de los minerales ricos en hierro da lugar a la Limonita o Goetita FeO(OH) que es un óxido de hierro hidratado de color amarillento.
REDUCCIÓN. •
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Es el proceso inverso de la oxidación. Proceso químico en el cual un elemento gana un electrón y su valencia positiva disminuye en un protón.
Fe+++ + (hierro férrico) pardo amarillento rojo
1e
Fe++ (hierro ferroso) azulado, gris. gris verdoso
Condiciones: -
Ausencia de oxigeno.
-
Materiales saturados con agua quieta o carente de oxigeno disuelto.
-
Que contengan minerales ferromagnesianos (Fe++ y Mg++).
-
Los suelos son hidromorficos, se encuentran por debajo del nivel freático.
El Fe ferroso es extremadamente soluble. Estas coloraciones tipifican a los suelos Gleizados.
OXIDACIÓN/REDUCCIÓN. •
Alteración química de los materiales del suelo por pérdida o ganancia de electrones de sus iones constituyentes.
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Normalmente los minerales se oxidan en el suelo (se han formado en los materiales geológicos originales en un medio pobre de oxígeno por lo que presentan sus iones en forma reducida y al contacto con el oxígeno del aire del suelo se oxidan).
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No obstante en los suelos permanentemente saturados en agua la tendencia, por el contrario, es de reducción.
HIDRATACIÓN Y DESHIDRATACIÓN. •
Proceso que consiste en la formación de un nuevo mineral debido a la adición o perdida de moléculas de agua o de grupos hidróxidos. Las moléculas de agua son atraídas por los desequilibrios eléctricos quedando fijadas en los constituyentes edáficos.
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Las moléculas de agua se introducen en la estructura cristalina de algunos minerales, lo que produce un aumento de volumen haciéndolos más susceptibles a la erosión.
CaSO4 + 2H2O <==> CaSO4 .2H2O anhidrita
yeso
HIDRÓLISIS. Hydro = agua
lysis = aflojamiento
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Reacción química del agua con una sustancia. La hidrólisis es un proceso químico que consiste en el desdoblamiento de una molécula en presencia del agua. La consecuencia es la pérdida de minerales en las rocas, la formación de arcillas y arenas.
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Acción del agua en estado iónico sobre los silicatos para formar silicatos hidratados .
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El granito se compone de cuarzo y feldespato potásico
2KAl3O8 + 2(H+HCO3) + H2O <==> Al3 Si2(OH)4 + 2K + 2H CO3 + 4SiO2 feldespato potásico
ac. Carbónico
agua
caolinita
(arcilla residual)
ion potasio
ion bicarbonato
ion sílice
En solución
En esta reacción, los iones H atacan y sustituyen a los iones K en la estructura del feldespato, alterando así la red cristalina. Una vez retirado, el K esta disponible como nutriente para las plantas o se convierte en la sal soluble bicarbonato potásico (KHCO3), que puede incorporarse en otros minerales o ser transportado al océano.
DISOLUCIÓN. •
Es la acción disolvente del agua y de los iones que transporta (principalmente CO 2 y H+) sobre las sales y otros compuestos que se encuentran presentes en la constitución de las rocas y suelos.
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Afecta sólo a aquellos compuestos que son directamente solubles en agua.
NaCl + H2O <==> Cl- + Na+ + H 2O halita
CaCO3 + CO2 + H2O <==> Ca++
+ 2HCO3
CARBONATACION. El anhídrido carbónico CO 2 de la atmósfera se disuelve en el agua lluvia y forma un ácido débil llamado ácido carbónico (H 2CO3) el cual reacciona con los carbonatos, principalmente el CO 2 para formar bicarbonato en solución. Estos bicarbonatos son redepositados o arrastrados por las corrientes.
CO2 + H2O
H2CO3 (acido carbónico)
CaCO3 + H2 CO3 = Ca++ + 2HCO3 (bicarbonato soluble).
La calizas se disuelven fácilmente en zonas tropicales por estos procesos originando cavidades pequeñas y grandes, estas últimas llamada cavernas. En zonas donde existen cavernas el agua superficial se infiltra para formar cauces subterráneos.
Pero el MATERIAL ORGÁNICO también sufre una intensa transformación. •
En el caso de la materia orgánica la alteración puede conducir al desarrollo de dos procesos distintos: humificación y mineralización (Acción microbiana).
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La humificación consiste, según Kumada (1987), en un conjunto de procesos que transforman la materia orgánica en compuestos que tienen una alta capacidad de absorción de la luz visible y unos altos contenidos de grupos orgánicos carbonilo y carboxilo.
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La mineralización consiste en la transformación de compuestos orgánicos a compuestos inorgánicos y es eminentemente microbiológico. Son de gran importancia para la nutrición de la planta las transformaciones del N y del S que llevan estos nutrientes a formas fácilmente aprovechables por ella. Tambien se define como la transformación del N contenido en compuestos orgánicos, hasta su liberación al suelo como NH3”.
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Durante las reacciones de descomposición de los restos orgánicos se produce una oxidación rápida y violenta (entendida exotérmicamente) de éstos con una consecuente liberación de elementos nutritivos para la planta, principalmente NH3, NH4 , NO3, SO4, PO4 , Ca2, Mg2, K, Na, además de agua y CO 2.
El humus •
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Es el conjunto de compuestos orgánicos amorfos, poliméricos, de alto peso molecular y de color amarillo hasta gris oscuro o casi negro, que se acumulan en el suelo como consecuencia de su resistencia a la transformación.
Tipos de humus Ácidos Fúlvicos: Son compuestos de bajo peso molecular, alta acidez (entre 900 y 1400 meq/100g), bajo grado de polimerización, solubles en álcali y en ácido.
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Ácidos Húmicos: Son compuestos de alto peso molecular, baja acidez (entre 500 y 870 meq/100g), alto grado de polimerización, solubles en álcali, pero precipitan en medio ácido; presentan una fracción soluble en etanol que se conoce como Ácidos Himatomelánicos.
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Huminas: Se refieren a la fracción del humus más resistente a la descomposición que no es soluble, ni en ácido, ni en álcali; Paul y Clark (1989) sugieren que está compuesta por mezclas de ácidos fúlvicos y húmicos con otros componentes no solubles provenientes de plantas y microorganismos, como celulosa, lignina, paredes celulares y carbón.
2.4. METEORIZACION BIOLOGICA Árboles: Crecimiento de raíces de entre las fracturas existentes en las rocas.
Animales excavadores: desplazamiento de material fresco hacia la superficie.
Microorganismos: producción de ácidos que ayudan en la MQ. Actividad antrópica: minería, carreteras, ...
TRANSLOCACIÓN •
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Es un proceso que ejerce una importantísima acción en la formación del suelo que por un lado mezcla y agrega los materiales edáficos y por otro lado, los separa y los concentra. Se realizan bien por los organismos del suelo, muy especialmente por los que excavan galerías, como las lombrices y las hormigas o por simple efecto mecánico, muy frecuentemente por la acción del agua que transporta los materiales, a veces en suspensión a veces en disolución.
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El arrastre por la acción del agua ejerce efectos muy importantes en el suelo y puede eliminar a las sustancias transportadas fuera del perfil o acumularlas a una determinada profundidad.
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La translocación de sustancias se puede demostrar viendo por ejemplo sustancias que tapizan las paredes de los poros e incluso rellenando completamente las grietas del suelo o simplemente observando el material que rellena las galerías de la fauna o también por los montoncitos acumulados en las entradas de los hormigueros y toperas.
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Es decir que el proceso de translocación de materiales en el suelo es muy complejo afectando a muy distintas sustancias (minerales, materia orgánica y complejos órgano minerales, ya sean como soluciones o suspensiones) y por muy diferentes causas (gravedad, capilaridad, evaporación, actividad biótica, o como
consecuencia del hinchamiento y contracción de la masa del suelo).
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En los procesos de translocación se distinguen dos fases distintos: una inicial de movilización, transporte y pérdida de materiales que se llama eluviación y un segundo proceso que representa la inmovilización y acumulación, o sea de ganancia o enriquecimiento de sustancias que se llama iluviación.
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Los conceptos de eluviación-iluviación son sinónimos de emigración-inmigración. El proceso de iluviación requiere necesariamente del paso previo de la eluviación pero la eluviación se puede producir seguida o no del proceso iluvial, así habrá suelos en los que se produzca solo la pérdida de los materiales lixiviados sin que lleguen a
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Las sustancias que se pueden eluviar lo hacen básicamente bajo tres formas distintas: como iones disueltos (lixiviación), en forma seudosoluble formando complejos organometálicos (queluviación), y en suspensión (iluviación de arcilla).
2.6. PROCESOS PEDOGENETICOS Los suelos son producto de la evolución, consecuencia de muchos procesos que actúan juntos y cuyos resultados se observan en el desarrollo genético del horizonte. Los procesos del desarrollo de su perfil son el efecto combinado de: 1. Los que implican adiciones 2. Los que implican perdidas 3. Los que implican translocaciones 4. Los que implican transformaciones
CONCEPTO. Procesos de formación del suelo son las reacciones que ocurren en el interior del suelo. Están funcionalmente relacionadas con los factores de formación de los
1.
PROCESOS QUE IMPLICAN ADICIONES O GANANCIAS Son todos aquellos procesos que ocasionan añadidura de materiales inorgánicos u orgánicos, líquidos o gaseosos a la superficie del suelo. Ejm:
Enrequicimiento Es la adición o ganancia de materiales que experimenta una o varias capas del perfil del suelo.
Calcificacion Acumulación de carbonato de calcio en un horizonte dado. El carbonato proviene de horizontes superiores. Ejm. Bk, Ck.
Melanizacion Es el oscurecimiento gradual del suelo. El oscurecimiento es el resultado de la incorporación progresiva de materia orgánica al suelo.
Littering Es la acumulación de materiales orgánicos en la superficie del suelo, principalmente vegetales; este proceso es el responsable de la formación de las capas de hojarasca que con frecuencia se observan en los suelos.
Cumulización. Conocida también como acreción, es la adición de partículas minerales a la superficie del suelo, sin importar el agente que las haya transportado.
2. PROCESOS QUE IMPLICAN PERDIDAS Son aquellos procesos que ocasionan fuga o remoción total o parcial de uno o varios de los componentes del perfil del suelo. Ejm. Lixiviación Es el lavado de los materiales solubles del solum. Es decir que los materiales solubles que se encuentran en el perfil de suelo, por exceso de agua, salen de los horizontes A, E, B (SOLUM).
Erosión superficial Es la remoción o perdida de materiales de la capa superficial del suelo. Cuando la remociones severa, decapita los horizontes superficiales del suelo. Ejemplo: perdida total o parcial del horizonte A.
Desalinización Es la remoción de sales solubles de los horizontes salinos. Ejemplo: perdida de Ca, Mg, Na, K.
Desalcalinizacion Es la perdida de los iones Na y de otras sales del horizonte sodico del suelo.
3. PROCESOS QUE IMPLICAN TRANSLOCACIONES Son aquellos procesos que originan desplazamiento de sustancia minerales u orgánicas de un punto a otro dentro del perfil o de un punto a otro dentro de un horizonte. Ejm:
Eluviacion Es la salida de materiales finos de una capa o porción del perfil del suelo. Ejemplo: Horizonte albico.
Iluviacion Acumulación de materiales finos procedentes de una porción del perfil o de capa suprayacente. Ejm. Horizonte Bt (horizonte argilico)
Horizonte Bh (horizonte espodico).
Cumulizacion Es la acumulación de partículas minerales depositadas por el viento o el agua en las capas superficiales del suelo. Ejm. Depósitos eolicos o aluviales. Salinización Es la acumulación de sales o iones solubles, sulfatos, cloruros de sodio, calcio, magnesio, potasio, etc. En los horizontes del suelo con la consiguiente formación de horizontes salinos.
Podzolizacion (Silificacion) Es el proceso químico que ocasiona: - Migración del hierro, aluminio y/o materia orgánica. - Concentración de sílice (silificacion en la capa eluviada).
Laterizacion (desilificacion, ferralitizacion, ferritizacion) Conjunto de procesos químicos que ocasiona: - Migración de Si fuera del solum (A, E, B). - Concentración de sesquióxidos como la goetita, gibsita y otros en el solum.
Gleyzacion Proceso químico que sucede en condiciones anaerobias o de inundación, originando la reducción del hierro, desarrollo de coloraciones grises, azuladas o verdosas y presencia de moteos pardo amarillentos, pardos y/o negros.
Melanizacion Leucinizacion Lessivaje Es la migración mecánica de pequeñas partículas de arcilla, dentro del solum.
Edafoturbación o Pedoturbación . Es la mezcla que se hace de los materiales de alguna parte del solum; dependiendo del agente causal de la mezcla se establecen varios nombres para el proceso. Argiloturbación es la mezcla producida por la acción de las arcillas. Bioturbación es producida por la fauna del suelo y es importante en Mollisoles; la Crioturbación, por el congelamiento y descongelamiento el agua presente, especialmente, en los Gelisoles; la Antroturbación : para referirse a la mezcla de materiales que realiza el hombre;
4. PROCESOS QUE IMPLICAN TRANSFORMACIONES Son aquellos procesos que ocasionan modificaciones de unos compuestos en otros diferentes o de mayor simplicidad estructural o composicional. HUMIFICACION PALUDIZACION Consiste en la acumulación de gruesos depósitos de materia orgánica (mayor de 30 cm) tal como sucede en la formación de turbas. Ejm: Histosoles. Mineralización Es el proceso mediante el cual son liberados los elementos minerales como el N, P, S, K, etc. en forma de óxidos u otros compuestos como consecuencia de la descomposición de la materia orgánica que los contenía. Descomposición Proceso mediante el cual los materiales minerales y orgánicos se desintegran.
HIDRATACION
CARBONATACION
OXIDACION
