CAPÍTULO XI: GEOQUÍMICA DE LOS PROCESOS SEDIMENTARIOS Meteorización. Tipos de meteorización: Física y química. Productos finales d e la meteorización. Susceptibilidad de los minerales a la meteorización. Cambios químicos en las rocas. Ambientes de sedimentación. Procesos de la díagénesis.

METEORIZACIÓN Meteorización es el proceso

general que experimentan los materiales en la corteza como respuesta a las condiciones de contacto o proximidad con la

atmósfera, hidrosfera y biosfera. (Brunsden, 1979)

EN LAS ROCAS SE PRODUCEN ALTERACIONES

Y TRANSFORMACIONES Físicas y químcas

Transformaciones físicas: acciones

mecánicas que generan desagregación o

fragmentación de las rocas. Se deben a:

TENSIONES POR CAMBIOS DE VOLUMEN (expansión y

contracción)

ACUÑAMIENTOS (empapamiento-desecación,

crecimiento de cristales, trermoclastia, crecimiento de

raíces, alivio de carga...)

Transformaciones químicas: procesos de alteración que generan descomposición y

corrosiónde las rocas.

Reacciones de hidrólisis, hidratación, disolución,

oxidación reducción, carbonatación y

quelación

Desgaste por disolución.

METEORIZACIÓN FÍSICA- PROCESOS BÁSICOS

LAJAMIENTO.-Formación de diaclasas paralelas o subparalelas a la superficie por pérdida de carga. Fragmentación de la roca en láminas (desescamación) con desarrollo de formas tipo domo.

CRECIMIENTO DE CRISTALES.-Aumento de volumen por congelación o evaporación. Crioclastia en ambientes periglaciares con formación de derrubios por desagregación granular y en bloques. Haloclastia en climas áridos y en zonas costeras

TERMOCLASTIA.-MODIFICACINES EL EL VOLUMEN DE LA ROCA POR ACCIÓN TÉRMICA. EFECTOS MUY

LIMITADOS CON CIERTA IMPORTANCIA EN ZONAS ÁRIDAS.

HIDRATACIÓN FÍSICA.-HUMECTACIÓN-DESECACIÓN CON

EXPANSIÓN-CONTRACCIÓN AL VARIAR EL CONTENIDO EN FLUIDOS EN LAS DISCONTINUIDADES DE LAS

ROCAS. IMPORTANTE EN SUELOS EXPANSIVOS CON HINCHAMIENTO

DE ARCILLA, MICAS Y SALES

METEORIZACIÓN QUÍMICA- PROCESOS BÁSICOS

HIDRÓLISIS.-Reacción que provoca la destrucción de los minerales (silicatos) es el proceso más común de descomposición en rocas cristalinas. Da lugar a

la aparición de arcillas de neoformación, arenización y mantos de alteración. Se asocian a

este proceso la formación de silcretas, ferricretas, lateritas, bauxita...

HIDRATACIÓN.-Incorporación de agua a la estructura molecular de una sustancia. Provoca la aparición de minerales vulnerables a procesos de

alteración. Su acción favorece los procesos de disolución

Ferricretas y Bauxita

Hidratación

CARBONATACIÓN.-Incorporación de CO2 a un fluido (formación ácido

carbónico) ataca a las rocas carbonatadas provocando su disolución y a los silicatos acelerando la hidrólisis.

Genera residuo capaz de dar lugar a formas y formaciones carbonatadas.

DISOLUCIÓN.-Difusión de las moléculas de un sólido en un líquido. Da lugar a la carstificación y formación de regolitos

(residuos)

OXIDACIÓN-REDUCCIÓN.-Pérdida-ganancia de electrones de un elemento mediante reacciones reversibles que estabilizan o desestabilizan un mineral. No da productos específicos pero está presente en todos los procesos de meteorización, formando pátinas, concentraciones, etc.

Oxidación

La acción conjunta de todos estos fenómenos a lo largo del

tiempo da lugar a cambios notables en la composición y

configuración de las rocas superficiales.Los materiales se

ven afectados por:

• Evolución hacia estados de mayor equilibrio con las condiciones ambientales

• Transformaciones irreversibles con el paso de estados masivos a clásticos o plásticos

• Modificación del volumen, densidad, tamaño de grano, consolidación, permeabilidad...

• Formación de nuevos minerales

• Movimientos de transferencia, traslación, dispersión y agregación con desarrollo de nuevos yacimientos

• Preparación de las rocas para facilitar su erosión

Desde esta perspectiva la meteorización puede definirse como:

• “El conjunto de acciones articuladas, cuyos productos característicos son las alteritas (formaciones superficiales) que van a dar lugar al inicio y desarrollo del suelo”

Las transformaciones debidas a la meteorización física originan cambios

texturales en las rocas variando su compacidad y haciendo que sean más

deleznables y más fácilmente desagregables.

Estas modificaciones favorecen la penetración del agua para que se

produzcan las alteraciones químicas.

PRINCIPALES REACCIONES

Hidratación-deshidratación-

oxidación

Carbonatación-disolución-

precipitación

Hidratación-carbonatación-

hidrólisis

Disolución-oxidación

HIDRATACIÓN-DESHIDRATACIÓN-

OXIDACIÓNPROPIAS DE MINERALES CON ESTRUCTURA

LAMINAR Y RICOS EN Fe

Estos minerales tienen capacidad para fijar agua entre sus capas, dando lugar a

procesos de hidratación y expansión. Cuando esta agua se libera genera

procesos de deshidratación y contracción. Este proceso debilita los enlaces químicos favoreciendo la oxidación, los cambios de

volumen intergranular y el desmenuzamiento y desmoronamient ode

la roca .Granito y rocas afines

CARBONATACIÓN-DISOLUCIÓN-PRECIPITACIÓN

Se produce en rocas carbonatadas; está condicionada por la

incorporación y liberación de co2 en el sistema. Esto implica la disolución-precipitación del carbonato y a su vez

genera corrosión-acumulación de material. Rocas carbonatadas

• Reacciones tendentes a la hidrólisis total de los materiales silicatados. Adsorción (unión física de partículas) de agua ionizada sobre la superficie de los minerales (hidratación y carbonatación) con intercambio de cationes entre estos y el agua (hidrólisis). Generación de arcilla

HIDRATACIÓN-CARBONATACIÓN-

HIDRÓLISIS

• Sólo parte de sus componentes son solubles. Rocas calizas

DISOLUCIÓN OXIDACIÓNSE PRODUCE EN

ROCAS CARBONATADAS CON IMPUREZAS.

FACTORES DE CONTROL DE LA METEORIZACIÓN

Litología, Ambiente climático, Tipo de

material (litología)

Influye por los siguientes factores:

Composición química y mineralógica,Compacidad, Dureza, Porosidad, Textura

Genera asociaciones típicas

y su alteración:

• Rocas silicatadas= hidrólisis

• Carbonatadas, salinas, yesos= disolución e hidratación

• Ferruginosas= oxidación. Reducción

• Cuarcitas= fragmentación

Debido a las características de formación y de dureza,

las rocas ígneas se han tomado como referencia

para establecer índices de durabilidad (estabilidad o resistencia) y alterabilidad frente a la meteorización.

Para medir la estabilidad de los minerales y rocas

silicatadas frente a la meteorización se utiliza la escala de Goldich (1938).

Esta escala establece que cuanto más tarde en

diferenciarse un mineral de la masa magmática, será

más estable por tener unas condiciones parecidas a las

ambientales.

Meteorización y formación de suelo

FACTORES DE CONTROL DE LA METEORIZACIÓNMETEORIZACIÓN•

AMBIENTE CLIMÁTICO.

Establece su influencia mediante regímenes

pluviométricos y termométricos. La

cantidad y cualidad de ambos hace que actúe

o no actúe un tipo definido de

meteorización y que forme un producto

específico

OTROS FACTORES DE CONTROL DE LA METEORIZACIÓN

ESTRUCTURA GEOLÓGICA

• Influye mediante las discontinuidades y roturas presentes en los materiales, condiciona la penetración del agua y otros fluidos, facilitando la meteorización física química y biológica. Tanbién debilita la roca dando planos preferentes para su desintegración.

TOPOGRAFÍA

• Controla la meteorización a nivel local según los fenómenos contrapuestos que dependen de la inclinación del terreno.

Los terrenos escarpados favorecen los arrastres y permiten que se

renueve la superficie expuesta a los agentes de la meteorización,

dificultan la concentración de humedad e impiden la estabilidad necesaria para que se produzca la

meteorización química.

Terrenos muy llanos favorecen la concentración

de la humedad y la alteración profundiza en el

subsuelo. La superficie expuesta no se renueva

Las pendientes intermedias son las más adecuadas al

desarrollo de la meteorización continua con

balances más elevados.

OTROS FACTORES DE CONTROL DE LA METEORIZACIÓN

• Mediante aguas subterráneas e hipodérmicas dirige los niveles subsuperficial y profundo de la meteorización debido a su función movilizadora de elementos. Es un proceso muy importante para el desarrollo de los horizontes edáficos.

HIDROSFERA

• Actúa como regulador químico o activador mecánico.

• Mediante los procesos de humificación, mineralización y absorción introduce o extrae materia mineral del suelo (regulación química)

• Mediante el crecimiento vegetal y la actividad de fauna especializada (regulación física)

BIOSFERA

PRODUCTOS DE LA METEORIZACIÓN

FORMACIONES SUPERFICIALES CARACTERÍSTICAS

FORMACIONES SUPERFICIALES: ALTERITAS

La meteorización de las rocas originan unos productos

denominados formaciones superficiales alteríticas o alteritas y

contribuyen a la formación de otros (periglaciares y

gravitacionales) la alteración de la roca puede ser de poca entidad o

muy importante.

ALTERACIÓN LIGERA

Apenas hay movilización y pueden conocerse las características

primarias de las rocas. Da lugar a la formación de saprolitos que son alteritas autóctonas, fácilmente

movilizables por los agentes erosivos.

ALTERACIÓN INTENSA

• Da lugar a la aparición de franjas de transformaciónque profundizan en la roca y genera un perfil de meteorizacióna través del cual se produce un tránsito de componentes (partículas e iones) que enriquecen la zona de determinados componentes.

• Eluviación= pérdida de materiales por arrastre

• Iluviación= aumento de materiales por aporte

CONCENTRACIONES RESIDUALES MÁS FRECUENTES

ARCILLAS RESIDUALES:

Restos procedentes de la disolución en

rocas carbonatadas o salinas, siempre

que tengan impurezas arciillosas.

Arcillas de neoformación en la hidrólisis parcial de

materiales silicatados

TERRA ROSSA O TERRA FUSCA:

Residuos procedentes de la

disolución de rocas carbonatadas,

compuestas por minerales de arcilla

y/o óxidos de hierro. La terra rossa se origina en climas con estación seca

muy marcada y está afectada de procesos de rubefacción.

La terra fusca se genera en ambientes templados-

húmedos y no presenta

rubefacción

Terra Rossa

El material movilizado en los procesos de meteorización puede concentrarse en

determinados lugares dando origen a formaciones superficiales específicas denominadas “cretas” que se definen como tramo más o menos endurecido de

un perfil edáfico, de meteorización o formación superficial” (calcretas, ferricretas, silicretas).

Si están muy endurecidas reciben el nombre de “duricretas”

EDAFOGÉNESIS

El suelo es la franja superficial de la geosfera

biológicaente fértil o agronómicamente

productiva

Zona de confluencia entre los procesos

bióticos o abióticos de la superficie de la tierra.

CONDICIONANTES PARA LA FORMACIÓN DE UN SUELO

Materia mineral con características

texturales adecuadas (formación superficial)

Aporte de materia orgánica.

La meteorización directa o

indirectamente origina los soportes edáficos para que la

cobertera vegetal colonice el sustrato litológico y se inicie la edafogénesis y se desarrollen perfiles

edáficos

La roca representa la fuente de los materiales sólidos que van a formar el suelo. Los minerales del suelo proceden de la roca madre. Las rocas

determinan las propiedades y elementos constituyentes en los suelos jóvenes. A medida

que va pasando el tiempo esta relación va siendo menos importante.

El clima regula el aporte de agua al suelo y también su temperatura.

El relieve influye en la formación de suelo acelerando o

retardando los procesos de erosión transporte y

sedimentación, y en la cantidad de agua que afecta al suelo.

Los organismos son la fuente de materia orgánica que necesita el suelo, alteran y transforman sus

constituyentes y los mezclan mediante su actividad biológica

PERFILES EDÁFICOS

Meteorización de los materiales que

constituyen el suelo

Se origina por la circulación del agua

que remueve, disuelve y precipita

coloides e iones y se generan fenómenos

de:

Movimiento del material.

CAMBIOS QUÍMICOS EN LAS ROCAS

La degradación de la roca por el clima

produce una capa de roca fragmentada

llamada el horizonte C del perfil del suelo.

Sobre éste se encuentra el

horizonte B, el cual es la capa de suelo

que recibe los materiales

trasladados desde el horizonte(s) superior(es).

Algunos minerales, especialmente el

hierro, forman capas como costras que

impiden el drenaje a través del suelo. El horizonte E es una

capa de suelo pálido, la cual separa el horizonte B del

horizonte A, en la cual las arcillas y los minerales han sido

llevados del horizonte E al B,

quedando una alta concentración de

arena o limo.

El horizonte A es generalmente de

color negro a pardo oscuro;

debido a la presencia de

materia orgánica descompuesta. La superficie del suelo es el horizonte O,

la capa de material vegetal y animal

muerto y en diferentes estados

de descomposición.

Cuando el suelo es arrastrado, el esquema de

formación del suelo descrito

anteriormente varía. En esos casos el

material parental está constituido de diferentes tipos de rocas, las cuales se

combinan para formar el nuevo

suelo. Ejemplos de tales suelos lo

constituyen los suelos de valle de la

Amazonía, que tienen su material

parental en la cabecera y en las

riveras de los cauces que recorre el

Amazonas y sus afluentes.

Todos los proceso de meteorización de las rocas producen minerales parcialmente descompuestos

tales como arenas, limos y arcillas.

Los minerales de arcilla son partículas pequeñas, planas, que se unen a través de oxígenos

compartidos. Las partículas de arcilla tienen una alta superficie específica y carga eléctrica

negativa. Las sustancias disueltas con una carga positiva se agarran a las partículas de arcilla.

Muchos nutrientes tales como potasio (K+), calcio (Ca++), amonio (NH4+) y magnesio (Mg2+) son cationes; es decir, están cargados positivamente y son atraídos por la superficie de la arcilla. Por lo tanto las arcillas juegan un papel importante en la captación de nutrientes, los cuales han sido liberados de la meteorización de la roca o son producto de la de los ciclos de descomposición de la materia orgánica.

El nitrato (NO3+) tiene una carga eléctrica negativa y no será atraído por la arcilla; por lo cual es más fácil su lavado de un suelo arcilloso, que los cationes; por lo cual contamina corrientes y lagos. El amonio es un catión y por lo tanto es captado por la arcilla.

Suelos muy jóvenes, que han sido cubiertos por lodos y cenizas volcánicas, pueden ser ricos en nutrientes, pero son incompletos

debido a que carecen de una estructura y del amplio rango de organismos que participan del ciclo de nutrientes, flujo de energía y en el desarrollo del suelo. Igualmente suelos muy viejos pueden

ser pobres en nutrientes debido a que todos sus nutrientes han sido lavados.

Así un suelo maduro alcanza un pico de productividad potencial, y luego comienza a deteriorarse. Para todos los suelos este proceso

difiere, pero en general los suelos se vuelven productivos relativamente rápido y toman cientos a miles de años para perder

su productividad.

Los factores de mayor influencia del clima son la temperatura y la precipitación.

El clima influencia el flujo de nutrientes a través del tipo de cobertura vegetal, lo cual afecta el rate

de descomposición y la posibilidad de que los nutrientes sean lavados del sistema. El clima

afecta también el rate de meteorización de las rocas. En los climas cálidos y húmedos habrá una

descomposición más rápida, que en uno frio o seco, en primer lugar por que los procesos de

carbonatación ocurren más rápidamente.

La carbonatación es el proceso dominante que lleva a la

descomposición de las rocas a través del contacto con ácido

carbónico (H2CO3).

El dióxido de carbono es altamente soluble, y se

combina con el agua en el suelo para formar el ácido

carbónico. Este ácido puede disolver rocas acelerando la

liberación de nutrientes.

Las raíces de las plantas, la fauna, los microorganismos

y la descomposición de la materia orgánica liberan

CO2 en el suelo, permitiendo que la

atmósfera de éste sea 200 veces más saturada que el

aire.

El aspecto biotico de un suelo incluye el contenido orgánico y las interacciones entre el suelo y sus organismos, especialmente los descomponedores.

La mitad del volumen del suelo está ocupado por material mineral; la otra mitad está constituida de aire y agua, con un componente pequeño de materia orgánica.

La fracción orgánica aunque pequeña es la más importante debido a que juega un papel muy importante en determinar la estructura y la humedad características del suelo.

Los organismos del suelo (microorganismos y fauna)

degradan la materia orgánica hasta transformarla en humus,

un material gelatinoso químicamente muy estable.

El humus es un importante componente estructural en el

suelo, que ayuda a unir partículas de suelo formando

nódulos fijos laxamente. Entre los nódulos están los espacios de

aire que aseguran la presencia de oxígeno alrededor de las

raíces de las plantas y facilitan el drenaje.

Los suelos que contienen muchos espacios de aire tienen una estructura migajosa. Una buena estructura asegura buen

drenaje, al igual que el mantenimiento de una humedad optima durante períodos secos.

El agua que se mueve a través del suelo se conoce como agua

de percolación. El humus absorbe agua de precolación y

ayuda a captar agua. Semejante a una esponja el humus puede

almacenar agua y liberarla posteriormente durante los períodos de sequía para el

abastecimiento de las plantas.

La actividad horadadora de los organismos además ayuda a

mantener la estructura del suelo y mejoran la aireación; de esta

manera aseguran que las raíces de las plantas tengan acceso a

oxígeno.

La biota también sirve para fijar nitrógeno, un nutriente esencial

para el crecimiento de las plantas, y el cual proviene del aire.

Además el reciclamiento de nutrientes por la biota puede ser

más importante en términos de la cantidad que hace disponible, que el

abastecimiento de nutrientes nuevos. Así los procesos bióticos

son esenciales para el mantenimiento de la disponibilidad

de nutrientes y del ecosistema.

La pendiente, la configuración de la ladera y los valles, al igual que la altura

sobre el nivel del mar son atributos importantes que afectan la formación del

suelo. El grado de inclinación de la pendiente influencia la profundidad del

suelo.

Las áreas planas como los valles, las costas y las sabanas tienden a

desarrollar suelos más profundos, que las zonas de pendiente. Es importante

resaltar que el material parental, el clima, el tiempo, la topografía y los procesos bióticos intervienen para

formar los suelo.

En una montaña el clima es más frio, los procesos bioquímicos y el ciclo de

nutrientes son más lentos, que en las zonas bajas. Por lo tanto los suelos serán

probablemente superficiales, inestables debido a la pendiente y por consiguiente no

maduraran.

El material parental se forma de rocas duras en las montañas y liberan muy

lentamente los nutrientes. Así que todos los cinco factores formadores de

suelos permiten el desarrollo de un suelo pobre.

AMBIENTES DE SEDIMENTACIÓN

PROCESOS DE DIAGÉNESIS

DIAGÉNESIS

FACTORES QUE INFLUYEN

PROCESOS DE LA DIAGÉNESIS

DIAGÉNESIS DE PSEFITAS Y PSAMITAS

DIAGÉNESIS DE PELITAS

ESTADOS DIAGENÉTICOS

PROCESOS DIAGENÉTICOS