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Guía de Trabajos Prácticos de Ciencias de la Tierra – Escuela de Biología – Facultad de Ciencias Naturales

TRABAJO PRÁCTICO N° 5 METEORIZACION Y SUELOS METEORIZACION La Meteorización es el nombre genérico del conjunto de procesos que destruyen las rocas cuando son expuestas a las condiciones de la superficie. La meteorización incluye procesos físicos que desintegran o desagregan las rocas y procesos químicos que modifican la composición o estructura de los minerales que forman las rocas. Por eso se habla de dos tipos de meteorización básicos: Meteorización física Meteorización química Sin embargo, ambos conjuntos de procesos actúan conjuntamente, a menudo simultáneamente y con varias formas de influencia de unos procesos sobre otros. El término alteración puede considerarse como sinónimo. Según la característica del proceso y el resultado del mismo se clasifica en: 1

Mecánica ó clástica

2

Química

3

Biológica

4 5

Antrópica Diferencial

I) Expansión diferencial II) Térmica III) Crecimiento de cristales (en hendiduras o poros) IV) Hídrica I) Oxidación II) Carbonatación III) Hidrólisis IV) Hidratación Bioclática Bioquímica

Termoclastismo Crioclastía (p/hielo) Haloclastía (p/sales) Hidroclastía

Suelos Cubre la mayor parte de la superficie terrestre Recurso vital Interfase o límite común a varias partes del sistema terrestre, todas interactuando entre sí Tierra sólida + atmósfera + hidrosfera + biosfera + hombre El suelo se desarrolla en respuesta a dichas interacciones. Tiende a alcanzar un equilibrio con el ambiente, pero es dinámico y sensible (responde rápidamente a cualquier cambio) Geología (Materiales y procesos) Producto de la meteorización física y química de las rocas. Constituido por una mezcla de materia mineral (~45%), materia orgánica (~5%), aire (~25%) y agua (~25%) MO: humus (restos descompuestos de animales y vegetales, fuente importante de nutrientes, aumenta la capacidad de retención de agua en el suelo) Agua: no es pura, muchos elementos solubles. Aire: en los poros sin agua, fundamental para plantas y microorganismos

Jefe de Trabajos Prácticos Geól. Gabriela I. Pitzzú

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Agronomía (Relación suelo–vegetación) Cuerpo natural resultante de interacciones dinámicas de componentes orgánicos e inorgánicos, que constituye el medio para el desarrollo vegetal Ingeniería (Estabilidad) Agregado de minerales unidos por fuerzas débiles, separables por medios mecánicos de poca energía o por acción del agua. El suelo es un sistema multifásico con sólidos, líquidos, gases. En él pueden encontrarse materia orgánica e inorgánica a) Parte inorgánica. -sólidos. Los sólidos del suelo tienen su origen en los restos de la roca madre meteorizada y en otros minerales que se han ido formando in situ. Según su origen los sólidos se clasifican en: -minerales heredados (fragmentos de roca madre sin alterar) -partículas coloidales (minerales neoformados procedentes de la hidrólisis de silicatos. Generalmente son arcillas) -agregados organo-minerales. (Complejos mixtos que contienen iones minerales y que constituyen los nutrientes de las plantas. Contienen cationes de Ca, Mg, K, Fe y Zn. Entre los aniones abundan los sulfatos y fosfatos) La fracción sólida del suelo está constituida por granos de diferentes tamaños. Su abundancia relativa se denomina “textura del suelo” y determinará las propiedades agronómicas e hidráulicas del suelo. -Arena (granos con un diámetro comprendido entre 2 mm y 1/16 mm) -Limo (granos con un diámetro comprendido entre 1/16 mm y 1/256 mm) -Arcilla (granos con un diámetro inferior a 1/256 mm) Un suelo arenoso tendrá buena aireación pero no retendrá el agua. Un suelo arcilloso tendrá escasa aireación y tendrá tendencia a encharcarse. Desde el punto de vista agronómico, la mejor de las posibilidades es la denominada “textura franca” que contiene un 50% de limo, un 25% de arena y un 25% de arcilla. -líquidos. Ocupan los poros del suelo total o parcialmente. Mayoritariamente es agua, pero también existen líquidos procedentes de la actividad de los seres vivos, como los alcoholes. El agua del suelo presenta un doble interés: -Como vehículo de transporte que produce el lavado, arrastre y concentración de los minerales. -Como agente protagonista de reacciones químicas que conlleva la formación de otros minerales, o la descomposición de los mismos. -gases. También se encuentran ocupando los poros y dotan al suelo de una mayor o menor aireación. Los gases acumulados pueden variar en función de las reacciones químicas que tengan lugar y el grado de descomposición de la materia orgánica, siendo en general, más ricos en dióxido de carbono y más pobres en oxígeno que el aire atmosférico, debido a la actividad biológica.

Jefe de Trabajos Prácticos Geól. Gabriela I. Pitzzú

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b) Parte orgánica. La fracción orgánica es aportada al suelo por la vegetación y la fauna. Sufre rápidamente transformaciones de humificación. La materia orgánica del suelo se encuentra dentro de los propios seres vivos, o entre sus restos. Es importante destacar que el suelo es un soporte necesario para la vida, pero que el suelo es, en sí mismo, un ecosistema donde abunda la vida. En una hectárea de suelo de encinar, pueden encontrarse los siguientes seres vivos. Bacterias 1000-7000 Kg. Artrópodos 1000 Kg. Lombrices 350-1000 Kg. Hongos 100-1000 Kg. Algas 1-300 Kg. Protozoos 5-10 Kg. El camino que sigue la materia orgánica desde su depósito hasta su desaparición viene dado por el siguiente esquema.

FACTORES QUE CONTROLAN LA FORMACIÓN DE SUELOS ROCA MADRE Fuente de la materia mineral meteorizada, experimenta cambios físicos y químicos. Suelo residual: desarrollado directamente sobre la roca Suelo transportado: desarrollado a partir de depósitos no consolidados (sedimentos) Tipo y estado de la roca: velocidad de meteorización. Composición química: afecta la fertilidad del suelo. Una misma Roca Madre puede generar suelos muy diversos. TIEMPO Factor fundamental en todos los procesos geológicos. La naturaleza del suelo depende de la duración de los procesos que lo forman. Entre más tiempo haya actuado la meteorización, más grueso (espesor) es el suelo y más distinto es de la roca madre. Las velocidades de formación del suelo son muy variables (dependen de muchos factores...)

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CLIMA (Ty precipitación) Factor más importante en la formación de suelos Determina: Tipo de meteorización predominante. Velocidad y profundidad de la meteorización. Lluvia: influye en el grado de lixiviación (lavado) de nutrientes al suelo, es decir, en la fertilidad Ej: desierto: Meteorización Física, no hay Meteorización Química ni actividad biológica, poco o ningún desarrollo de suelos ACTIVIDAD BIOLOGICA Plantas y animales: Proporcionan la materia orgánica, cuya descomposición aporta nutrientes y ácidos orgánicos que pueden acelerar el proceso de meteorización Materia Orgánica retiene agua Microorganismos: descomponen la materia orgánica. Organismos excavadores: mezclan minerales y materia orgánica, airean el suelo. RELIEVE Influye sobre la magnitud de la meteorización y erosión, sobre el contenido de agua del suelo. Pendientes altas: poco o ningún desarrollo de suelos, bajo contenido de agua, poca actividad vegetal, mucha erosión. Zonas inundadas: suelos mal drenados, ricos en agua y materia orgánica. Desarrollo óptimo: superficies planas o ligeramente inclinadas. Orientación: determina la cantidad de radiación solar recibida (afecta T, humedad, vegetación, ...)

Estructura del suelo La formación de un suelo a partir de una roca madre, se inicia con un proceso de meteorización que origina una superficie alterada que puede degenerar en materiales sueltos (regolitos). Estas alteraciones permiten la infiltración de agua, que junto con aportes de materia orgánica por parte de los seres vivos posibilita el desarrollo de suelos y por otro lado, la alteración de los restos de materia orgánica y su mezcla con los productos de la meteorización. Si se dispone de suficiente tiempo, cuando el suelo se haya desarrollado completamente estará estructurado en una serie de capas paralelas a la superficie que reciben el nombre de horizontes. En climas templados predomina la siguiente estructura: -Horizonte A. Es la zona más superficial y también se denomina horizonte de lavado. Es el lugar donde incide la lluvia (agua casi destilada) lo que produce una intensa disolución de los minerales de la superficie, y posterior transporte hacia capas más profundas (lixiviación) Por otro lado, es el lugar donde se acumula la mayor parte de la materia orgánica (caída de hojas, excrementos, cadáveres), lo que le confiere una tonalidad más oscura que el resto. El horizonte A, en resumen, es rico en materia orgánica y pobre en sales minerales.

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-Horizonte B. Se sitúa a continuación del horizonte A. Es mucho más pobre en materia orgánica y más rico en sales minerales, en parte porque muchas de las sales lixiviadas en la superficie precipitan en él. Por eso también es llamado horizonte de precipitación. -Horizonte C. Es el más profundo y representa una zona de transición entre el suelo y la roca madre. En él se produce la meteorización de la roca, proceso que va progresando hacia abajo. La génesis de un suelo es un proceso lento que puede tardar cientos o miles de años en desarrollarse. El primer horizonte en aparecer es el C, y posteriormente aparecerán el A y el B. Como resumen, un suelo pasará por una serie de etapas desde su comienzo hasta su madurez: C AC ABC

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DESARROLLO

1. Observa la figura y contesta. Teniendo en cuenta que en todas las zonas (A, B, C) llueve, pero su naturaleza rocosa y su orientación solar son diferentes.    

Que terreno será mas permeable al agua y cual menos. Porque? En que zona se producirá mayor evaporación y donde menos. Porque? En cual habrá mayor erosión? Y en cual mayor sedimentación? En base a la figura en área se desarrollará un suelo maduro?

2. Completa los siguientes párrafos: Las fuertes pendientes favorecen la............................y el...........................de materiales, mientras que ocurre lo contrario en las depresiones, donde se...................................los.........................y se acumula al llover el.......................... Por este motivo, la formación de un.............................comenzará siempre en una zona.................................., o también en las grietas de las rocas. Del tipo de ........................madre va a depender la composición ........................... del suelo y sus características como dureza, ........................o resistencia a la erosión. 3. Complete la planilla indicando si los procesos o mecanismos considerados son: zonales (Z), azonales (A), principales (P) o accesorios (C), internos (I) o externos (E) Procesos Haloclastismo Glaciación Vulcanismo Termoclastismo Viento

Zonal/Azonal Principal/Accesorio Interno/Externo

Según el clima Seco Frío Seco Calurosohúmedo Frío

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4. en el siguiente cuadro indique con una (X), que factores favorecen y cuales dificultan la meteorización Factor Diaclasas Cemento silíceo Cemento carbonático Granos heterogéneos (arena, limo, arcilla, grava)

Favorecen

Dificultan

Clima Seco Seco Tropical Frío húmedo

5. Visite el perfil del suelo expuesto en el hall del edificio de geología, describa las características del mismo. 6. Según las definiciones siguientes, decir a que tipo de meteorización corresponde

a) Los ciclos repetidos de congelación y deshielo provocan una meteorización importante. El agua líquida invade las grietas de las rocas y si se congela, como aumenta de volumen, ejerce una presión que puede, tras numerosos ciclos, romper la roca en fragmentos angulares. El proceso se denomina rotura por cuñas de hielo:

b) Cuando las masas de roca ígnea, granito sobre todo, se exponen a la erosión, sueltan losas concéntricas, proceso llamado lajeamiento. La causa parece estar en la descompresión que sufren estas rocas al ser erosionada la roca situada encima. Como, además, las capas externas sufren una mayor descompresión que las internas, se desprenden en lajas que, debido a la meteorización, se separan y desgajan, formando los domos de exfoliación:

c) Cuando una roca se calienta, se dilata y, al enfriarse, se contrae. Si este ciclo de dilatación y contracción se repite en cortos periodos de tiempo, la roca se desintegra. Este proceso es especialmente importante en los desiertos, con grandes variaciones de temperatura día-noche:

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d) El agua es un gran disolvente y algunos minerales, como la halita, son hidrosolubles. Por otra parte, la presencia de ácido (iones H+, muy reactivos) en el agua aumenta su poder de disolución incluso frente a minerales insolubles. El ácido puede provenir de organismos descomponedores, de reacciones químicas con el dióxido carbónico u otros compuestos, etc. Un caso típico es el de las rocas calizas, formadas por calcita (CaCO3) insoluble en agua. En presencia de ácido tiene lugar la siguiente reacción: CaCO3 + (H+ + HCO-3) = Ca2+ 2HCO3Calcita ácido carbónico ión calcio ión bicarbonato

e) Los minerales ricos en hierro u otros elementos pueden ser fácilmente oxidados. La oxidación consiste en la pérdida de electrones de un elemento a favor de otro: 4 Fe + 3 O2 = 2 Fe2O3 hierro oxígeno óxido férrico (hematites) La oxidación es importante en la descomposición de minerales ferromagnesianos, como el olivino, el piroxeno y la hornblenda. En estos minerales el hierro se oxida a óxido férrico (Fe2O3): hematites (de color rojizo), o limonita ([FeO(OH)]) (de color amarillento). No obstante, el hierro sólo puede oxidarse si antes es liberado mediante hidrólisis.

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