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METEORIZACION
1) Meteorización física (ruptura de las partículas sin
alteración de sus componentes)
- Congelifracción
- Cuñas de hielo
- Cambios diarios en la temperatura
- Diaclasas de alivio de presión
2) Factores biológicos (físico-químicos) raíces de
árboles, hifas de líquenes, actividad de gusanos y
organismos en el sustrato, actividad de bacterias, etc.
etc.)
3) Meteorización química
• La meteorización química puede ser definida como el
proceso por el cual un sistema que involucra a las rocas,
aire, y agua se aproxima al equilibrio en o cerca de la
superficie de la tierra.
• La situación de equilibrio depende del clima local
(temperatura y precipitaciones son los factores principales)
• Las reacciones químicas son cinéticamente lentas en
condiciones superficiales (en comparación, por ejemplo con
las condiciones del metamorfismo).
Meteorización química
Te
mp
era
tura
pro
me
dio
°C Química
moderada,
con cuñas de
hielo
Leve
de Schilsche, 2003
Meteorización en relación con la T y las precipitaciones
Química
moderada
Química
fuerte
Meteorización de rocas “duras” (granitos y basaltos)
• Los basaltos y los granitos son las rocas ígneas más
importantes expuestas en las superficies de los continentes.
• La intensidad de la meteorización se ve reflejada en la
composición de los minerales dentro del perfil durante el
desarrollo del suelo.
• Desaparecen los minerales inestables y simultáneamente
aparecen nuevas substancias como minerales de arcilla y
óxidos de hierro.
• La meteorización progresa desde las superficies expuestas a
la percolación de aguas meteóricas, que favorece la hidrólisis.
• Otras superficies atacadas diferencialmente son los planos de
clivaje.
• También se produce la meteorización de rocas sedimentarias
y de cualquier tipo de roca
Artico Templado Subtropical Tropical
Latitud
0 90Polo norte Ecuador
Suelos
Suelos
Meteorización química
T°
Pro
fundid
ad
Pre
cip
itació
n
Meteorización química en el planeta a distintas latitudes
Hidrólisis
La hidrólisis consiste básicamente en la reacción química
entre una sal y agua para formar un ácido y una base.
Los minerales son sales de ácidos débiles.
Con pocas excepciones, la secuencia en la cual los minerales se
meteorizan es inversa a la serie de Bowen, que marca el orden de
cristalización de los minerales en el magma.
Hidrólisis
Durante la hidrólisis se produce una sucesiva sustracción de
los iones de los minerales, que estadísticamente ocurre
comenzando con los mas móviles:
•En primer lugar es removido el sodio, seguido por el potasio,
calcio, magnesio y estroncio.
•Más tarde son eliminados los elementos de transición, como
el manganeso, níquel, cobre, cobalto e hierro, antes de que
sea lixiviado el silicio.
•En último lugar quedan el titanio y el aluminio, los elementos
más inmóviles ante los procesos de hidrólisis.
Na, K, Ca, Mg, Sr, Ba, Mn, Ni, Cu, Co, Fe, Si, Ti, Al
Se va primero Se va último
Orden de eliminación de elementos de una roca
Orden de eliminación de minerales de una roca
Olivina, Piroxenos, Feldespatos Ca, Anfíboles, Feldespatos Na-K, Biotita,
Cuarzo
¿Se detecta alguna incongruencia?
Todos los cristales minerales tienen orbitales incompletos
en sus partes exteriores, que interactúan con iones de
hidrógeno del agua y con moléculas de agua (dipolares).
Los estudios de laboratorio muestran que el ataque
comienza en las imperfecciones y dislocaciones de las
estructuras de los cristales.
La composición química de las rocas cambia
correlativamente con la mineralógica.
Los cristales (minerales) y la meteorización química
Leeder, 1999
Hidrólisis ácida en un cristal de Feldespato
Film
de
agua
capilar
Cristal
Enlaces de O
no saturados
Protones agresivos
Protonación
del borde y
pérdida de
cationes de
K+
Se libera una
molécula de
ácido silícico
(SiO4H4)
+
FACTORES QUE FAVORECEN LA
HIDROLISIS
1) Altas temperaturas
2) Pequeño tamaño de las partículas
3) Buen drenaje
4) Elevada humedad
5) Presencia de minerales solubles
6) Presencia de Acidos orgánicos
DISTRIBUCION DEPENDIENTE DE LA
ALTITUD Y LA LATITUD
En zonas elevadas y muy frías la meteorización es principalmente física, se
generan detritos poco hidrolizados.
Suelo Tropical: La alta
temperatura y
humedad favorecen la
meteorización química
a partir de la abundante
vegetación, la acción
mecánica de las raíces,
la formación de ácidos
orgánicos, etc.
En los pantanos, la
meteorización actúa
pero se inhibe por falta
de drenaje (los
minerales se disuelven
pero las soluciones se
saturan)
El tipo de roca controla la meteorización y por ende la disolución. Las
cavernas son en general producto de disolución de calizas y evaporitas en
presencia de abundante agua subterránea que circula ...
Productos de la Meteorización
• Sales en solución
• Resistatos (minerales que no cambian, e.g.
cuarzo, zircón, turmalina, rutilo, diamante,
esmeralda)
• Nuevos minerales (e.g. arcillas)
Formación de arcillas por meteorización
Las partículas de arcilla se originan principalmente por
erosión de formaciones geológicas y de suelos
La hidrólisis tiene una participación fundamental en la
generación de arcillas.
Los aluminosilicatos son sales de ácidos débiles y
reaccionan con agua para formar ácido silícico, bases y
minerales secundarios como arcillas
Dependiendo de la intensidad de la hidrólisis y de la
evacuación de los iones, la sílice en los suelos puede formar
nuevos minerales con una, dos o ninguna lámina tetraédrica
(monosialización, bisialización o alitización
respectivamente), que corresponden a arcillas de tipo 1:1,
2:1 o a óxidos de aluminio.
ORTOSA FASE MINERAL EN SOLUCION
2,3(Si3Al)O8K + 8,4H2O -> K0.3Al2(Si3.7Al0.3)O10(OH)2 Beidellita de Al
+ 3,2Si(OH)4 + 2(K,OH)
2(Si3Al)O8K + 11H2O -> Al2Si2O5(OH)4 Caolinita
+ 4Si(OH)4 + 2(K,OH)
2(Si3Al)O8K + 16H2O -> 2Al(OH)3 Gibbsita
+ 6Si(OH)4 + 2(K,OH)
Origen de los minerales de arcilla
HIDROLISIS BI-
SIALITIZACION
MONO-
SIALITIZACION
ALI-
TIZACION
Nº de láminas
tetraédricas
2 1 0
Remoción de Sílice Incompleta Incompleta Completa
Remoción de Bases Incompleta Completa Completa
Principales
minerales sec.
Arcillas 2:1 Arcillas 1:1 Hidróx. de Al.
Ejemplo Beidelita Caolinita Gibbsita
Cationes intercapa Na,K,Ca - -
Nontronita, esmectita dioctahédrica rica en Fe3+ - with bacteria Bacteria on
nontronite -Shewanella oneidensis (MR-1) on SWa-1 nontronite. Dissolution features
suggest that, in the absence of oxygen, Fe(III) in clay is used for respiration. (C&CM
51(5) 502-512). Field of view approx. 8 microns wide. Photo courtesy of Hailiang Dong,
Miami University, OH. USA.
Illita en foma de placas con típicas terminaciones filamentosas. Illite – platy, Platy Illite
from the Rotliegend of Northern Germany (Photo courtesy of M. Roe, from a sample in
the Macaulay Institute Collection; The Mneralogical Society)
Illita
SUELO
•Las ciencias naturales y agronómicas en cambio, consideran al suelo como un
ecosistema dinámico formado básicamente por sustancias inorgánicas (en rocas o
sedimentos) en interacción con la biota (flora y fauna del suelo) en el que se producen
ganancias, movimientos y pérdidas de materiales.
•Para la ingeniería civil, consiste en todo material superficial sobre el que se apoya una
obra.
•Es una delgada capa (en general menor a 2 m) que cubre la superficie terrestre,
formada por partículas minerales (por ejemplo arena, limo, arcilla) materia orgánica
(restos de animales y plantas, humus) y un espacio poroso con variables proporciones
de agua y aire.
•Tiene la capacidad de permitir el crecimiento de la vegetación, constituyendo el medio
ambiente y fuente de nutrientes de la mayoría de las plantas.
•Está constituido por una sucesión vertical de horizontes o capas.
•El suelo constituye el recurso natural más estrechamente vinculado a la producción de
alimentos.
SUELO
Tiempo
Mat. originarioRelieve
BiotaClima
Suelos: Factores de Formación
HORIZONTES
Los suelos se dividen en capas llamadas horizontes.
Dicha diferenciación es resultado de los procesos involucrados en la infiltración del agua de lluvia y
la actividad de la biota entre otros.
Los horizontes se caracterizan por su color, textura, estructura y otros rasgos morfológicos. También
poseen propiedades físico-químicas, algunos de las cuales constituyen parámetros de fertilidad como
% de carbono, nitrógeno, acidez, CIC.
PROPIEDADES MORFOLOGICAS DE
LOS SUELOS
COLOR ESTRUCTURA
TEXTURA
arena: 2 mm - 0,05 mm
limo de 0,05 - 0,002 mm
arcilla menos de 0,002 mm
PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS DE LOS
SUELOS (entre otras)
• pH
• %C
•Capacidad de Intercambio Catiónico
•Cationes de cambio
•conductividad
O
A1
A2
B
C
RRoca fresca
Roca fisurada
Roca desagregada
Horizonte de acumulación
Sin materia orgánica
Con materia orgánica
Horizonte orgánico
PERFIL DEL SUELO
Lixiviación
Meteorización
Suelo Reciente, Bs. As.
Horizonte orgánico (falta)
Horizonte A1
Horizonte A2
Horizonte B
Paleosuelos entre sedimentos
fluviales en el Paleoceno de
Patagonia (clima muy húmedo)
Paleosuelo
Sedimentos fluviales
CLIMA CONDICIONES
DEL SUELO
TIPO DE SUELO
(ZONAL)
ASOCIACION DE
ARCILLASMuy Frío Agua congelada -
Permafrost
Litosoles y
regosoles
Corresponde a la
roca fuente - illita yclorita (tipo 2:1)
Frío y húmedo Acido (pH < 5) Seelimina alúmina
Podsoles Sílice. Arcillasdegradadas y
primarias (illita-
vermiculita-
esmectita). Tipo2:1
Templado yhúmedo
Lixiviación de Na,K, Mg y Ca.
Suelos pardos yrojizos
Arcillas degradadas(illita-clorita-
vermiculita-
interestratificados
irregulares-
esmectita). Tipo2:1.
Cálido y húmedo Fuerte lixiviación
(sólo estables Al y
Ti). Suelos ácidos.
Suelos lateríticos.
Formación de
bauxitas.
Caolinita - Gibbsita
- Goethita- . Si hay
estación seca
costras de hierro.
Tipo 1:1
Cálido y seco No hay agua - Nohay hidrólisis
No hay suelosverdaderos.
Corresponden a laroca fuente - illita y
clorita son comunes
(tipo 2:1). Yeso -
carbonatos-halita-
palygorskita?.
Templado - cálido
subárido
pH alcalino.
Lixiviación yprecipitación de Fe
y Mn
Vertisoles y
Tchernozem
Esmectita rica en
Fe - beidellita -nontronita
palygorskita -sepiolita Calcretes
Distribución de los principales tipos de suelos en el planeta
Podzoles
Arcillas 2:1
Caolinita-Gibbsita
Arcillas 2:1
Caolinita
Ejemplo: Meteorización de granitos en clima
templado-cálido y húmedo
• Se pierde casi todo el hierro ferroso (anfíboles, biotita
y magnetita), el sodio y el calcio (oligoclasa), un 40% del
magnesio original (destrucción de la hornblenda) y un
15% de la sílice.
• En contraste, el aluminio se incrementa por la
formación de arcillas. Si se forma illita también puede
aumentar el K.
• Otro tanto ocurre con el titanio, que normalmente
forma anatasa, casi insoluble a pH mayores de 2.
• El hierro aparece incrementado como hierro férrico
insoluble.
Ejemplo: Meteorización de basaltos
• Presentan temperaturas de cristalización unos 300°C
mayores que los granitos y por lo tanto minerales más
inestables. Además presentan mayor contenido de hierro.
• Es típica la formación de costras de óxidos de hierro en
áreas tropicales (a veces de importancia económica).
• La alteración típica es a óxidos de hierro ricos en titanio,
óxidos de aluminio y minerales de arcilla.
• El producto final de la meteorización en un clima tropical
estacional húmedo es la formación de una laterita rica en
hierro (50 a 60% de Fe2O3; 15 a 25% TiO2).
Las rocas basálticas extruidas en los fondos marinos también son
"meteorizadas" por el agua de mar, hay hidratación de la roca
volcánica y cesión de cationes (halmirólisis) al agua de mar. Este
proceso puede ser denominado también alteración.
Meteorización de distintos tipos de depósitos basálticos
Lava basáltica
Meteorización
Resilicación (gana SiO2 nuevamente)
Arcillas 1:1 ó 2:1
Clima con
estación húmeda
y seca
Cenizas volcánicas
Resistatos, esmectita, caolinita, soluciones
Clima húmedo
continuo
Fe hidratado y óxidos de Ti
LateritasÓxido de Al hidratado
Lateritas BauxíticaDeshidratación
T° mínima 18°C, prec. mínima 560 mm
Basalto no alterado
Perfil del suelo
Basalto alterado
Suelos desarrollados sobre basaltos en la región de Salto, Uruguay
Superficie de meteorización y paleosuelo silíceo en el Eoceno de la
Patagonia. Indica un clima templado y gran humedad.