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

Alteración

progresiva a

partir de las

fracturas

Turba

Concreción

calcárea

meteorizada

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 ...

A veces las sales disueltas vuelven a precipitar ...

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 - -

Capa T

Capa O

Estructura de los minerales de arcilla

-> 2Al(OH)3

Gibbsita

T

O

Al2Si2O5(OH)4Caolinita

T

0

T

Intercapa

T

Beidellita de Al K0.3Al2(Si3.7Al0.3)O10(OH)2

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.

Meteorización de rocas graníticas en el trópico, Río de Janeiro, Brasil

Meteorización de rocas graníticas en el trópico, Río de Janeiro, Brasil

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

Sedimentos rojos formados a

partir de suelos rojos

Suelos rojos, Atlanta, USA

Superficie de meteorización y paleosuelo silíceo en el Eoceno de la

Patagonia. Indica un clima templado y gran humedad.

Superficie de meteorización en el Paleoceno de la Patagonia. Indica

gran humedad y clima cálido