Ciencias del Mar Meteorizacin de las Rocas Oceanografa Qumica

Meteorizacin de las rocas

La meteorizacin es el proceso de transformaciones fsicas y qumicas de las rocas parentales y minerales primarios que generan los minerales secundarios, como las arcillas que forman el suelo. La meteorizacin involucra un conjunto de reacciones qumicas en las que los productos sirven de reactivos para sntesis subsiguientes. Si el proceso de la meteorizacin ocurre en la superficie del suelo se llama meteorizacin edafoqumica y si ocurre en capas ms profundas como el horizonte C o ms se llama meteorizacin geoqumica.

La meteorizacin fsica se genera por los cambios grandes de temperatura, al efecto del agua al congelarse y fundirse y al formar soluciones y sales, al viento que mueve las partculas y a las races que fracturan a las rocas.

La esquistocidad es un cambio fsico que consiste en la separacin en capas casi paralelas de rocas metamrficas, por ejemplo, los diferentes esquistos (filitas) y el gneis.

La meteorizacin geoqumica es producida por reacciones qumicas de oxidacin y reduccin, por procesos de solubilidad, de hidratacin, de hidrlisis y por descomposicin y sntesis de diversos compuestos.

La hidratacin del sulfato de calcio o anhidrita se hidrata formando el sulfato de calcio dihidratado o yeso que es ms estable que la anhidrita y se representa con la ecuacin qumica:

CaSO4 + 2H2O -----> CaSO4+ 2H2O

La hidrlisis de la ortoclasa produce cido metasilcico que como no es estable se descompondr formando minerales secundarios de acuerdo al medio en que se encuentre, se representa con la ecuacin qumica: KAlSi3O8 + H2O --> HAlSi3O8 + K+ + OH -

Como la mayora de los suelos presentan un ambiente oxidante las reacciones qumicas ms comunes en la meteorizacin edafoqumica son las de oxidacin que afectan a los minerales primarios y liberan elementos qumicos que pueden absorbidos por las plantas o ser arrastrados por lixiviacin.

En la formacin de un mineral secundario hay prdida de cationes como ocurre en las micas que pierden potasio, por ejemplo, la ortoclasa al formar el mineral secundario caolinita (aluminosilicato laminar), se representa mediante la ecuacin qumica:

KAlSi3O8 + 11H2O -----> Al2Si2O5 (OH)4 + 4H4SiO4 + 2KOH

La formacin del silicato de calcio o wollastonita se forma a partir del cuarzo y la calcita liberando dixido de carbono y se representa mediante la ecuacin qumica: SiO2 + CaCO3 -----> CaSiO3 + CO2

Para comprender las reacciones qumicas que ocurren en el suelo es importante recordar que se aplica el principio de Le Chatelier y que, generalmente, las reacciones qumicas duplican su velocidad por cada incremento de temperatura de 100 C. Adems que los cationes como Fe(II) y Mn(II) en condiciones reductoras y pH del ambiente bajo, tienen su estado de solubilidad mxima.

Proceso de intemperismo

El intemperismo es el proceso de transformacin qumica de las rocas en suelo por eso se dice que la formacin de suelo es sinnimo de intemperismo. El intemperismo en las rocas gneas y metamrficas cambia los slidos densos en materiales suaves y porosos que forman partculas que difieren en composicin qumica y estructura a los minerales originales. El intemperismo provoca cambios menos intensos en las rocas sedimentarias.

Cuando las rocas quedan expuestas en la superficie terrestre las condiciones fsicas de erosin, congelamiento y fusin del agua, calentamiento y enfriamiento disgregan lentamente las rocas pero el cambio ms grande lo provocan los cambios qumicos por la accin del agua, el oxgeno, el dixido de carbono y compuestos orgnicos.

La descomposicin de los minerales del suelo se debe a la tendencia de los iones a disolverse en agua, luego algunos de los iones se combinan para formar nuevos compuestos slidos que son estables en las condiciones de la superficie terrestre. Como la composicin de la solucin de suelo puede cambiar despus de cierto tiempo y provocar que los nuevos minerales del suelo se disuelvan y puedan formar otros compuestos. Los cambios qumicos se suceden de manera continua hasta formar compuestos de mayor estabilidad. Cuando la disolucin del mineral es completa sin que exista precipitacin posterior se le llama disolucin congruente y cuando ocurre precipitacin se le llama disolucin incongruente. Los iones que forman enlaces qumicos dbiles con otros iones tienden a permanecer en solucin, mientras que los iones que se enlazan fuertemente con otros tienden a precipitar.

Los iones que permanecen en el suelo se consideran resistentes al intemperismo y los iones que tienden a formar solucin de suelo se consideran intemperizables y son lixiviados fcilmente de los suelos.

Como ejemplo de intemperismo, se tiene el caso de una roca gnea como el feldespato albita que al caerle agua sobre la superficie a temperatura y presin ambientes se disuelve, y ocurren los procesos representados por las ecuaciones qumicas siguientes:

Na Al Si3 O8 + 4 H2O + 4 H+ 3 Si(OH)4 + Na+ + Al3+

El ion sodio permanece en solucin y al aumentar la concentracin del Si(OH)4 y del Al3+ se forma la caolinita, Al2Si2O5(OH)4 y a concentraciones bajas la gibsita, Al(OH)3, segn las ecuaciones qumicas: Al3+ + Si(OH)4 + 1/2 H2O 3 H+ + 1/2 Al2Si2O5(OH)4

Al3 + + 3 H2O 3H+ + Al(OH)3

El ion Na+ y el Si(OH)4 permanecen formando solucin de suelo. Cuando una segunda capa de agua desplaza al Na+ y al Si(OH)4 en solucin contina el proceso de intemperismo.

El dixido de carbono contenido en el aire de los poros del suelo reaccionan con el agua formando cido carbnico que libera protones hidrgeno y iones bicarbonato favoreciendo la continuacin del proceso de intemperismo. Se representa mediante la ecuacin qumica:

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-

Tambin la caolinita puede formar gibsita de acuerdo a la ecuacin qumica:

Al2Si2O5(OH)4 + 5 H2O 2 Si(OH)4 + 2 Al(OH)3

Con el ejemplo de la intemperizacin de la albita se puede observar que el intemperismo libera cationes alcalinos que no se pierden debido a que son intercambiados y retenidos, que libera slice a la solucin de suelo que puede ser lixiviado o puede formar minerales secundarios como caolinitas, esmectitas o cloritas que son comunes en los suelos y como la gibsita es insoluble se tiende a acumular el aluminio. El intemperismo produce inicialmente alcalinidad y luego acidez por lo que se puede formar un suelo de pH neutro y el suelo residual se vuelve rico en xidos hidratados de aluminio y fierro.

El intemperismo provoca una uniformidad qumica relativa entre la superficie de las partculas del suelo y las soluciones de iones del suelo lo que favorece el crecimiento ptimo de los cultivos y la conservacin de la vida.

Los cationes de los metales alcalinos y alcalinotrreos (principalmente sodio, potasio, magnesio y calcio), haluros, sulfatos y slice tienden a permanecer en

solucin. La capacidad del suelo para retener los cationes no es suficiente por lo que son arrastrados por lixiviacin hasta el mar. El potasio, magnesio y silicio se mueven ms despacio que el sodio, calcio o sulfatos. El fierro, manganeso, titanio y aluminio se precipitan y se acumulan en el suelo. Los cationes divalentes de los metales de transicin como el cobre y el zinc se movilizan ms fcilmente que los cationes trivalentes y tetravalentes.

En la primera etapa del intemperismo, los minerales de las rocas liberan calcio, magnesio, sodio y potasio en forma de xidos. La mayora de los cationes alcalinos y alcalinotrreos que quedan despus de la intemperizacin se encuentran en los granos ms grandes de mineral no intemperizado.

Partculas minerales secundarias cargadas negativamente retienen por adsorcin las fracciones ms pequeas de calcio, magnesio, sodio y potasio y estn sujetas a la lixiviacin que ayuda a controlar el pH del suelo y a proporcionar a elementos esenciales a las plantas.

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