GEOLOGIA GENERAL

UNIDAD IIIMETEORIZACION DE ROCAS Y SUELOS3.1 Tipos de meteorizacin- Meteorizacin fsica- Meteorizacin qumica.3.2 Meteorizacin en rocas representativas- Las rocas sedimentarias.3.3 Formacin de suelos.UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINASMeteorizacinEs una serie de procesos que ocasionan cambios fsicos y qumicos en las rocas y sus minerales constituyentes, dando como resultado una desintegracin y/o descomposicin paulatina de estos.Ocurren en la superficie terrestre o cerca de ella y es un fenmeno complejo formado por procesos fsicos, qumicos y biolgicos que generalmente interactan en forma simultnea. La intensidad de estos procesos as como los productos resultantes varan segn las diferentes localidades y sus condiciones particulares: clima, relieve, duracin del proceso, composicin qumica de las rocas .La meteorizacin, es pues un fenmeno que destruye las rocas por medio de agentes vinculados a escaso o ningn transporte de los materiales producidos. Es muy importante diferenciar la meteorizacin de la erosin, que es un fenmeno que destruye las rocas por medio de agentes que al mismo tiempo transporta el material.Se conoce como denudacin al fenmeno de desgaste de la superficie terrestre producido por la combinacin de efectos de los procesos antes mencionados.LOS PROCESOS DE LA METEORIZACIN FSICA

TERMOCLASTIA Consiste en la fragmentacin de la roca debida a los cambios de temperatura bruscos, dichos cambios producen tensiones en las rocas que terminan por romperla

LOS PROCESOS DE LA METEORIZACIN FSICAGELIFRACCIN Consiste en la fragmentacin de la roca debida a las tensiones que produce la congelacin y descongelacin del agua en los huecos que presenta la roca

GELIFRACCIN LOS PROCESOS DE LA METEORIZACIN FSICAHIDROCLASTIA Consiste en la fragmentacin de la roca debida a las tensiones que produce el aumento y reduccin de volumen de determinadas rocas cuando se empapan y se secan

LOS PROCESOS DE LA METEORIZACIN FSICAHOLOCLASTIAConsiste en la fragmentacin de la roca debida a las tensiones que provoca el aumento de volumen que se producen en los cristales salinos

METEORIZACIN QUMICAmeteorizacin qumica es un proceso que consiste en la descomposicin o rotura de las rocas por medio de reacciones qumicas

LOS PROCESOS DE LA METEORIZACIN QUMICAHIDRATACINEs el proceso por el cual el agua se combina qumicamente con un compuesto. Cuando las molculas de agua se introducen a travs de las redes cristalinas de las rocas se produce una presin que causa un aumento de volumen

SO4Ca.2H2O Yeso

SO4Ca + 2H2O Anhidrita + Agua

9LOS PROCESOS DE LA METEORIZACIN QUMICADISOLUCIN

Es la descomposicin de un mineral por accin del agua (especialmente cuando contiene anhdrido carbnico).

CO3Ca+H2O+CO2=Ca(HCO3)210LOS PROCESOS DE LA METEORIZACIN QUMICAHIDRLISISEs el mecanismo ms importante de la alteracin hipergnica, destruye los silicatos y aluminosilicatos.

por ejemplo:

2NaAlSi3O8 + 3 (H2O) = 4SiO2 + Al2Si2O5 (OH)4 + 2Na+ + 2OH- Albita Agua Silice Caolinita2KAlSi3O8 + 3 (H2O) = 4SiO2 + Al2Si2O5 (OH)4 + 2K+ + 2OH- Ortoclasa Agua Silice Caolinita 11LOS PROCESOS DE LA METEORIZACIN QUMICACARBONATACINEl bixido de carbono atmosfrico CO2 al entrar en contacto con el agua de lluvia produce cido carbnico H2CO3 muy dbil, el agua as acidificada es mas efectiva que el agua pura para atacar a los feldespatos calcosdicos y de potasio.

2KAl2Si3O8+2H2O+CO2=Al2Si2O5(OH)4+CO3K2+4SiO2 ortosa caolinita slice residual12LOS PROCESOS DE LA METEORIZACIN QUMICA

OXIDACIN Es la combinacin del oxgeno con otros elementos qumicos que conforman los minerales, siendo los compuestos de hierro los principales y mas comnmente afectados. Este proceso es ayudado por la presencia de humedad en el aire, produciendo cambios en la coloracin de las rocas y liberando gran cantidad de cidos.Pirita+O2=HematitaEstabilidad de minerales frente a la meteorizacin qumica

Meteorizacin en rocas representativasROCAS IGNEASROCAS SEDIMENTARIAS ROCAS METAMORFICAS

Rocas sedimentarias Son producto de la meteorizacin mecnica y qumicaRepresentan slo el 5% (en volumen) de los 16 kilmetros externos de la TierraContienen evidencias de acontecimientos pasadosProporcionan informacin sobre los mecanismos que intervinieron en el transporte de los sedimentosA menudo contienen fsiles Las rocas tienen una gran importancia econmica porque pueden contenerCarbnPetrleo y gas naturalFuentes importantes de hierro, aluminio y manganeso

Transformacin del sedimento en roca sedimentariaEl sedimento puede experimentar grandes cambios desde que se depositaDiagnesis = cambios qumicos, fsicos y biolgicos que tienen lugar despus de la deposicin de los sedimentosSe produce en el interior de los primeros kilmetros de la corteza terrestreDiagnesisIncluyeRecristalizacin desarrollo de minerales ms estables a partir de algunos menos establesLitificacin los sedimentos se transforman en rocas slidas mediante Compactacin y cementacinLa calcita, la slice y el xido de hierro son los cementos naturales ms comunes

Tipos de rocas sedimentarias El sedimento tiene dos orgenes principales: la meteorizacin mecnica y la qumicaLos tipos de rocas se basan en la fuente del materialRocas detrticas el sedimento se transporta en formas de clastos slidosRocas qumicas el sedimento se transporta en solucinRocas orgnicas- Formadas por la presencia de materia orgnica

Rocas sedimentarias detrticasLos constituyentes fundamentales de las rocas detrticas sonMinerales de arcillaCuarzos FeldespatosMicasEl tamao de las partculas se utiliza para distinguir entre los diferentes tipos de roca

Rocas sedimentarias detrticasRocas sedimentarias detrticas comunesLutitaPartculas del tamao del limo que forman capas delgadas , a las que se suele hacer referencia como lminasEs la roca sedimentaria ms comnArenisca Compuesta por partculas del tamao de la arenaSe forma en diversos ambientesEl cuarzo es su mineral predominante

Lutita con restos vegetales

Figura 7.1 Arenisca rica en cuarzo

Figura 7.4Rocas sedimentarias detrticas Conglomerado y brechaAmbos estn formados por partculas de ms de 2 mm de dimetroEl conglomerado consiste fundamentalmente en gravaLa brecha se compone principalmente de grandes partculas angularesConglomerado

Figura 7.2Brecha

Figura 7.3Rocas sedimentarias qumicasDerivan del material precipitado que se transporta en solucinLa precipitacin del material se produce medianteProcesos inorgnicosProcesos orgnicos (origen bioqumico)

Rocas sedimentarias qumicasRocas sedimentarias qumicas comunesCalizaLa roca qumica ms abundanteCompuesta fundamentalmente por el mineral calcitaLa caliza marina bioqumica forma arrecifes de coral, coquinas (fragmentos de caparazn) y cretas (organismos microscpicos)Las calizas inorgnicas son el travertino y la caliza oolticaCoquina

Figura 7.5Caliza fosilfera

Rocas sedimentarias qumicasRocas sedimentarias qumicas comunesDolomaFormada sobre todo a partir de la calizaSlexCompuesta de cuarzo microcristalino Son ejemplos el pedernal y el jaspe (la forma bandeada se denomina gata)gata

Rocas sedimentarias qumicasRocas sedimentarias qumicas comunesEvaporitasLa evaporacin es el mecanismo que desencadena la sedimentacin de precipitados qumicosEntre ellos se encuentran la sal gema y la roca yesoRocas sedimentarias OrgnicasRocas sedimentarias orgnicasCarbnEs diferente de otras rocas porque est compuesto de materia orgnica Etapas sucesivas en la formacin del carbn1. Materia vegetal2. Turba3. Lignito4. Hulla

Etapas sucesivas en la formacin del carbnAMBIENTE PANTANOSOTURBA (Materia vegetal parcialmente alterada: cuando se quema produce mucho humo y poca energa)LIGNITO (Carbn blando y marrn; energa moderada)EnterramientoMayor enterramientoCompactacinEtapas sucesivas en la formacin del carbn

HULLA(Carbn blando; negro; principal carbn utilizado en la produccin de energa y en la industria; gran energa)ANTRACITA(Carbn negro, duro; utilizado en la industria; muy energtico)PresinMETAMORFISMOCompactacinTextura de las rocas sedimentariasSe utilizan dos texturas principales para clasificar las rocas sedimentariasClsticaPartculas y fragmentos discretosTodas las rocas detrticas tienen una textura clsticaNo clsticaMosaico de cristales intercrecidosPueden parecer rocas gneasIdentificacin de las rocas sedimentarias

Rocas sedimentarias detrticasRocas sedimentarias qumicasTextura clstica Tamao del clastoNombre del sedimentoNombre de la rocaComposicinTexturaNombre de la rocaGrueso(ms de 2mm)Medio (de 1/16 a 2 mm)Fino (de 1/16 a 1/256 mm)Muy fino (menos de 1/256 mm)Calcita, CaCO3Cuarzo, SiO2Yeso, CaSO42H2OHalita, NaClFragmentos vegetales alteradosConglomeradoBrechaAreniscaLimolitaLutitaCaliza cristalinaTravertinoCaliza fosilferaCretaRocas silceas (color claro) Pedernal (color oscuro)YesoSalgemaC a l i z a b i o q u m i c a HullaGrava (clastos redondeados)Grava (clastos angulosos)Arena(si el feldespato es abundante la roca se denomina arcosa)LimoArcillaNo clstica: cristalino de fino a gruesoClstica: caparazones y fragmentos de caparazn visibles, cementados dbilmenteClstica: caparazones y fragmentos de caparazn de diversos tamaos cementados con cemento de calcitaClstica: caparazones y arcilla microscpicosNo clstica: cristalino muy finoNo clstica: cristalino de fino a gruesoNo clstica: cristalino de fino a gruesoNo clstica: materia orgnica de grano finoAmbientes sedimentariosUn punto geogrfico donde se acumulan los sedimentosDetermina la naturaleza de los sedimentos que acumula (tamao del grano, forma,etc.)Tipos de ambientes sedimentariosContinentalesDominados por la erosin y la deposicin asociadas a corrientes GlaciarViento (elicos)MarinosSomero (hasta unos 200 metros)Profundo (ms all de la plataforma continental)De transicin (lnea de costa)Llanuras marealesLagunasDeltas

Ambientes sedimentariosCorriente de turbidezAbanicos submarinosEsturaioFlecha litoralPlayaDunas de arenaLago

Ambientes sedimentariosAbanicos aluvialesDepsitos glaciaresCorriente encauzadaLlanura de inundacinDeltaLago de playaPantanoLlanura salinaIsla barreraArrecifeEstructuras sedimentarias

Gradacin o Estratificacin Gradada: Cuando existe una gradacin en la granulometra del estrato como resultado de cambios energticos del medio, se dice que es directa si los clastos disminuyen en tamao hacia arriba e inversa en caso contrario. Por ejemplo si una corriente capaz de transportar gravilla se desacelera gradualmente, ir depositando primero los clastos mayores y hacia arriba los ms pequeos, lo que resulta en una gradacin directa.Esta estructura es comn en procesos como las corrientes fluviales, corrientes de turbidez en el mar y en los lagos, nubes ardientes, tormentas de polvo, etc.Estratificacin cruzadaSe define como una unidad de sedimentacin que consiste en una serie de lminas internas inclinadas capas frontales (foresets) hacia la superficie de sedimentacin principal, las unidades estn separadas por superficies de erosin o no depositacin.

Estructuras sedimentariasCalcos de surco (Groove). Se forman cuando una corriente arrastra objetos sobre un substrato blando, lo que produce un surco. Estos surcos son generalmente alargados y angostos y pueden preservar el objeto anclado en uno de sus extremos. Se conservan mayormente como marcas de base en depsitos de poca profundidad.Si al moverse el objeto por traccin va rozando el fondo es probable que deje una marca mas bien aserrada.O puede solo golpear el fondo y seguir su transporte por suspensin, dejando una marca puntual.

Estructuras sedimentariasEstructura de carga: Estas estructuras son el producto de la depositacin de una capa pesada por ejemplo de arena sobre un substrato no consolidado y blando (hidroplstico) como la arcilla, para ajustar esta diferencia de peso la capa mas pesada se hunde en el fango blando. Se forman protuberancias que son muy irregulares

Estructuras sedimentariasLaminacin convoluta: Es una estructura donde los estratos o laminas se ven intensamente plegados pero igual la laminacin es continua (no esta rota).

Estructuras sedimentariasEstructura de deslizamientos (slump): son estructuras penecontemporneas de deformacin producto del movimiento por deslizamiento gravitatorio de bancos en pendientes inestables, estn compuestos por pliegues y fracturas.

Estructuras sedimentariasGrietas de desecacin: los sedimentos fangosos saturados en agua al ser desecados y compactados producen un sistema de grietas que conforman una red y dividen la superficie en reas poligonales, cada polgono de pelita puede separarse en laminas que se denominan barquillos.

Estructuras sedimentariasMarcas de lluvia: cuando llueve, las gotas pueden quedar marcadas en el techo de un material blando.

Estructuras sedimentariasSuelos Cubre la mayor parte de la superficie terrestre.Recurso vital.Interfase o lmite comn a varias partes del sistema terrestre, todas interactuando entre s: Tierra slida + atmsfera + hidrosfera + biosfera + hombreEl suelo se desarrolla en respuesta a dichas interacciones. Tiende a alcanzar un equilibrio con el ambiente, pero es dinmico y sensible (responde rpidamente a cualquier cambio)Geologa (Materiales y procesos) Producto de la meteorizacin fsica y qumica de las rocas. Constituido por una mezcla de materia mineral (~45%), materia orgnica (~5%), aire (~25%) y agua (~25%).MO: humus (restos descompuestos de animales y vegetales, fuente importante de nutrientes, aumenta la capacidad de retencin de agua en el suelo).Agua: no es pura, muchos elementos solubles.Aire: en los poros sin agua, fundamental para plantas y microorganismos.

Suelos Agronoma (Relacin suelovegetacin)Cuerpo natural resultante de interacciones dinmicas de componentes orgnicos e inorgnicos, que constituye el medio para el desarrollo vegetalIngeniera (Estabilidad)Agregado de minerales unidos por fuerzas dbiles, separables por medios mecnicos de poca energa o por accin del aguaSuelos

Suelos Factores que controlan la formacin de suelos

1. Roca madre Fuente de la materia mineral meteorizada, experimenta cambios fsicos y qumicos.Suelo residual: desarrollado directamente sobre la rocaSuelo transportado: desarrollado a partir de depsitos no consolidados (sedimentos).Tipo y estado de la roca: velocidad de meteorizacin.Composicin qumica: afecta la fertilidad del suelo.Una misma RM puede generar suelos muy diversos.

Factores que controlan la formacin de suelos

2. TiempoFactor fundamental en todos los procesos geolgicos. La naturaleza del suelo depende de la duracin de los procesos que lo formanEntre ms tiempo haya actuado la meteorizacin, ms grueso (espesor) es el suelo y ms distinto es de la roca madreLas velocidades de formacin del suelo son muy variables (dependen de muchos factores...)

Factores que controlan la formacin de suelos

3. Clima (T y precipitacin)Factor ms importante en la formacin de suelosDetermina:Tipo de meteorizacin predominanteVelocidad y profundidad de la meteorizacinActividad biolgicaLluvia: influye en el grado de lixiviacin (lavado) de nutrientes al suelo, es decir, en la fertilidadEj. desierto: M Fsica, no hay M Qumica ni actividad biolgica, poco o ningn desarrollo de suelos

Factores que controlan la formacin de suelos

4. Plantas y animalesProporcionan la materia orgnica, cuya descomposicin aporta nutrientes y cidos orgnicos que pueden acelerar el proceso de meteorizacinM.O. retiene agua Microorganismos: descomponen la m.o.Org. excavadores: mezclan minerales y m.o., airean el suelo

Factores que controlan la formacin de suelos

5. Topografa (pendiente)Influye sobre la magnitud de la meteorizacin y erosin, sobre el contenido de agua del suelo, ...Pendientes altas: poco o ningn desarrollo de suelos, bajo contenido de agua, poca actividad vegetal, mucha erosin Zonas inundadas: suelos mal drenados, ricos en agua y m.o.Desarrollo ptimo: superficies planas o ligeramente inclinadasOrientacin: determina la cantidad de radiacin solar recibida (afecta T, humedad, vegetacin, ...)

Perfil de suelosEl suelo presenta variaciones en composicin, textura, estructura y color en profundidadPuede dividirse en capas u horizontes, ms o menos desarrollados segn los factores que determinan la formacin del sueloPerfil: descripcin de los horizontes del sueloExisten muchas propuestas de perfil de suelo distintas, algunas para zonas extratropicales y otras para suelos tropicales

Regiones templadas-Horizonte O: materia orgnica parcialmente descompuesta y suelta-Horizonte A: materia mineral mezclada con algo de humus-Horizonte E: partculas de minerales de colores claros, sin m.o. Zona de eluviacin(lavado de partculas finas) y lixiviacin (disolucin de componentes: K, Mg, Na, Ca, Si, Al, Fe)-Horizonte B: acumulacin de arcilla y materiales transportados desde arriba. Alta retencin de agua-Horizonte C: roca madre parcialmente alteradaPerfil de suelos

59Regiones tropicales (Deere& Patton, 1971)-Zona I: Suelo residual (regolito)Horizonte 1A: Suelo superficial, races y m.o. Zona de lavado y eluviacinHorizonte 1B: Enriquecido en arcillas y acumulaciones de Fe, Al y Si (puede estar cementado). Ausencia de estructuras heredadasHorizonte 1C (saprolito): Material tamao limo a arena, menos de 10% de ncleos de roca. Estructuras heredadas de la roca madrePerfil de suelos

Regiones tropicales (Deere& Patton, 1971)-Zona II: Roca meteorizada2A: Transicin de suelo residual (saprolito) a roca parcialmente meteorizada. Ncleos de roca entre 10 y 90%, puede presentar meteorizacin esferoidal2B: Roca parcialmente meteorizada. Roca blanda a dura. Alteracin en algunas diaclasas, feldespatos y micas-Zona III: Roca frescaNo hay signos de alteracin en diaclasas, feldespatos o micasPerfil de suelos

Tipos de suelos y clasificacin

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