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PARTE 1: METEORIZACIÓN.
PARTE 1.1: DEFINICIÓN Y TIPOS.
Todas las rocas situadas en la superficie terrestre sufren un proceso de deterioro o meteorización, definido como la descomposición física y la alteración química de los materiales terrestres al ser expuestos a la atmósfera, la hidrosfera y la biosfera. En realidad, la meteorización es un conjunto de procesos físicos y químicos que alteran los materiales terrestres de manera que estén más en equilibrio con las nuevas condiciones ambientales.
Durante la meteorización, la roca madre, que es la roca sobre la cual actúa dicha meteorización, se disgrega, formándose fragmentos más pequeños, y algunos de sus minerales constituyentes son alterados o disueltos. Parte de este material meteorizado sencillamente se acumula in situ y puede ser modificado posteriormente para formar un suelo; sin embargo, gran parte es eliminado por la erosión, definida como el desgaste del suelo y de la roca por parte de agentes geológicos como el agua, el hielo y el viento. Este material erosionado es transportado a otros lugares por estos agentes y se deposita en forma de sedimento, la materia prima de las rocas sedimentarias.
Existen dos tipos de meteorización que actúan simultáneamente sobre la roca madre y los materiales transportados y depositados como sedimentos: la mecánica o física, y la química.
PARTE 1.2: METEORIZACIÓN MECÁNICA.
La meteorización mecánica se produce cuando las fuerzas físicas rompen los materiales en fragmentos más pequeños que mantienen la composición química de la roca madre. Varios procesos físicos son los responsables de este tipo de meteorización: la gelifracción, la descomprensión, la expansión/contracción térmica y la cristalización salina.
La gelifracción, proceso en el que el agua se congela y descongela repetidamente en las grietas y poros de las rocas, es particularmente efectiva allí donde las temperaturas fluctúan por encima y por debajo del punto de congelación. La razón por la cual este proceso produce una gran meteorización mecánica es que el agua se expande alrededor de un 9% cuando se congela, ejerciendo así una gran fuerza sobre las paredes de las grietas, ensanchándolas y extendiéndolas. Esta congelación y descongelación del agua en la roca madre suelta fragmentos angulares que se caen hacia abajo y se acumulan en un talud.
Algunas rocas se forman a gran profundidad y son estables bajo una alta presión, como es el caso del granito. Cuando estas rocas suben y se erosionan, la energía que contienen se libera mediante una expansión hacia el exterior, fenómeno conocido como descomprensión. La expansión hacia el exterior es el origen de unas fracturas denominadas diaclasas en lajas o lajeado. Los bloques de rocas determinados por diaclasas en lajas se deslizan alejándose de la roca madre, dejando grandes masas redondeadas conocidas como domos de exfoliación.
Durante la expansión y contracción térmica, el volumen de las rocas cambia a medida que se calientan y vuelven a enfriar. Las rocas, al ser malas conductoras del calor, se calientan y se expanden hacia el exterior más que hacia el interior. Los minerales oscuros absorben el calor más rápidamente que los de color claro, por lo que se produce una expansión diferencial entre minerales.
La formación de cristales de sal puede ejercer fuerza suficiente como para ampliar las grietas de las rocas y liberar partículas (cristalización salina).
PARTE 1.3: METEORIZACIÓN QUÍMICA.
La meteorización química incluye aquellos procesos por los cuales las rocas y los minerales se descompone n por la alteración química de la roca madre; al contrario de lo que ocurría en la meteorización mecánica, la meteorizaci ón química produce cambios en la composición de los materiales meteorizados.
Los gases atmosféricos, especialmen te el oxígeno, el agua y los ácidos son agentes importantes de la meteorización química. Los organismos también juegan un papel importante: las rocas con líquenes en su superficie sufren una alteración química más rápida que las rocas sin líquenes; además, las plantas eliminan los iones del agua del suelo y reducen la estabilidad química de los minerales de dicho suelo, y sus raíces liberan ácidos orgánicos.
Durante la disolución, los iones de una sustancia se separan en un líquido y la sustancia sólida se disuelve. El agua es un disolvente excepcional porque sus moléculas poseen forma asimétrica, que consiste en un átomo de oxígeno unido a dos de hidrógeno dispuestos de tal modo que el ángulo entre estos dos últimos átomos es aproximadamente de 104º. Debido a esta asimetría, el extremo de oxígeno de la molécula retiene una ligera carga eléctrica negativa, mientras que el extremo de los hidrógenos retiene una ligera carga eléctrica positiva. Cuando una sustancia soluble, como el mineral halita (formada por cloruro sódico NaCl) entra en contacto con una molécula de agua, los iones de sodio de carga positiva son atraídos hacia el extremo negativo de la molécula de agua, y los iones de cloruro, de carga negativa, por el extremo de carga positiva. Por tanto, los iones se liberan de la estructura cristalina y la halita se disuelve.
La mayoría de los minerales no son muy solubles en agua, porque las fuerzas atrayentes entre las moléculas de agua no son suficientes para superar las fuerzas entre las partículas de los minerales. Por ejemplo, la calcita (CaCO3), principal constituyente de
parte del agua, mientras que muchos animales terrestres dependen de las plantas para obtener nutrientes.
Si observamos un corte transversal del suelo, vemos que está formado por distintas capas denominadas horizontes del suelo, que se diferencian entre sí por su textura, estructura, composición y color. Empezando por la parte superior, los horizontes del suelo se designan como O, A, B y C:
El horizonte O tiene sólo unos centímetros de grosor y está formado por materia orgánica.
- El horizonte A, denominado tierra vegetal, contiene más materia orgánica que los horizontes B y C; se caracteriza también por una intensa actividad biológica, ya que son abundantes las raíces de las plantas, bacterias, hongos y animales. En suelos desarrollados de un largo período de tiempo, el horizonte A está compuesto principalmente de arcillas y minerales como el cuarzo. El agua que se infiltra disuelve a los minerales solubles y los transporta hacia niveles inferior del suelo, proceso denominado lixiviación.
- El horizonte B, llamado subsuelo o zona de acumulación, contiene menos organismos y materia orgánica que el horizonte A. En él se acumulan los minerales solubles lixiviados desde el horizonte A en masas irregulares.
- El horizonte C tiene poca materia orgánica y está formado por la roca madre parcialmente alterada que se presenta en gradación hasta la roca madre sin alterar.
PARTE 2.2: FORMACIÓN Y TIPOS.
Una clasificación general reconoce tres tipos de suelo característicos en diferentes entornos climáticos. Los suelos que se desarrollan en regiones húmedas son pedalfer. En ellos, la mayor parte de los minerales solubles se han lixiviado. Aunque puede ser de color gris, generalmente su horizonte A es de color oscuro debido a la abundancia de materia orgánica y a las arcillas ricas en aluminio y óxidos de hierro que tienden a acumularse en el horizonte B.
Los suelos que encontramos en zonas áridas y semiáridas reciben el nombre de pedocal. Contienen menos materia orgánica que los pedalfer, y su horizonte A es de color más claro y contiene mayor cantidad de minerales inestables debido a una meteorización química poco intensa. Cuando el agua de este tipo de suelos se evapora, el carbonato cálcico es livixiado al horizonte B, donde se acumula en masas irregulares. Otro tipo de suelo es la laterita, que se forma en los trópicos, donde la meteorización química es intensa y la lixiviación de los minerales solubles es completa. Estos suelos son rojizos y están compuestos fundamentalmente por hidróxidos de aluminio, óxidos de hierro y minerales arcillosos.
Factores que controlan la formación del suelo son el clima, como acabamos de ver, así como la temperatura, íntimamente ligada a lo anterior, pero también los organismos que habitan en él, el tipo de roca madre y las precipitaciones. Los organismos proporcionan fertilidad al suelo; gran parte de su humus lo proporcionan las hierbas y hojas caídas que los microorganismos descomponen para obtener alimento. Al hacerlo, liberan nuevamente nutrientes al suelo. Además, los ácidos orgánicos producidos por la descomposición de organismos del suelo son importantes en la futura meteorización química de la toca madre. La diferencia en elevación entre puntos altos y bajos de una región se conoce como relieve. Y como el clima es un factor importante en la formación de suelos, éste cambia con la elevación. La pendiente es también un control importante: las pendientes pronunciadas tienen escaso suelo porque los materiales meteorizados se erosionan más rápido que los procesos de formación del suelo; además, en el hemisferio norte, las pendientes que dan al norte reciben menos luz solar que las que dan al sur y poseen una temperatura más baja, por lo que soportan una vegetación diferente adaptada al frío.
PARTE 2.3: DEGRADACIÓN.
La erosión y el deterioro físico y químico son formas de degradación del suelo. La erosión, un proceso natural en curso, es normalmente lo suficientemente lenta como para que la formación de suelo le siga el ritmo, pero algunas prácticas humanas agravan el problema (eliminación de la vegetación mediante la labranza, pastoreo excesivo, sobreexplotación para obtener madera, deforestación…)
Aunque el viento ocasiona cierta erosión en determinadas zonas, el agua es mucho más potente. Parte del suelo se elimina mediante la denominada erosión en láminas, que implica la eliminación de capas delgadas del suelo sobre una superficie amplia inclinada. Por el contrario, la erosión por acanaladuras se produce cuando una corriente de agua recorre canales pequeños en forma de seno.
PARTE 3: SEDIMENTOS Y ROCAS
SEDIMENTARIAS.
PARTE 3.1: DEFINICIONES. CLASIFICACIÓN DE
SEDIMENTOS.
El término sedimento se refiere a:
- Todas aquellas partículas sólidas de rocas preexistentes producidas por meteorización.
- Todos aquellos minerales derivados de disoluciones que contengan materiales disueltos durante la meteorización química.
- Todos aquellos minerales extraídos del agua, principalmente marina, por organismos para la construcción de sus conchas.
Una roca sedimentaria se define como aquella formada a partir de la consolidación de los sedimentos. Un criterio importante para la clasificación de los sedimentos sólidos (detritos) es su tamaño, mientras que para los sedimentos químicos es más importante conocer el proceso a partir del cual fueron extraídos de soluciones.
Las rocas sedimentarias se clasifican en dos grandes grupos: detríticas y químicas, con su subdivisión de bioquímicas.
Las rocas sedimentarias detríticas están formadas por detritos, como ya hemos visto. Si los detritos son iguales, las rocas detríticas son monomícticas; en el caso contrario, polimícticas. Poseen una textura clástica, lo que significa que están compuestas por partículas conocidas con el nombre de clastos. Los clastos forman la matriz de las rocas detríticas, y quedan compactados por el cemento. Las diversas variedades de esta categoría se subclasifican en función a su tamaño:
- Conglomerado/Brecha. Están compuestos por detritos de tamaño grava; el primero posee dichos detritos redondeados, lo que explica que su grava ha experimentado gran transporte, al contrario que en la brecha, donde los detritos son angulosos.
- Arenisca. Están compuestas por detritos de tamaño arena. Los geólogos reconocen distintas variedades de arenisca basándose en su contenido mineral, como la arenisca de cuarzo o la cuarzoarenita, formada principalmente por granos de cuarzo, o la arcosa, que contiene mínimamente un 25% de feldespatos. También están la litarenita, con un alto porcentaje de fragmentos de roca, y la grauvaca, con fragmentos de roca mal redondeados, feldespatos y cuarzo.
- Lutitas. Están compuestas por detritos de tamaño arcilla (arcillitas) o limo (limolitas). Estas variedades incluyen la limonita, compuesta por detritos de tamaño limo; la lodolita, que contiene detritos de arcilla y detritos de limo; y la lutita arcillosa, que contiene sólo detritos de arcilla.
Varios compuestos e iones que pasan a solución durante la meteorización química son la materia prima de las rocas sedimentarias químicas. Algunas de estas rocas poseen una textura cristalina, lo cual significa que están compuestas por un mosaico de cristales minerales entrelazados. Otras, sin embargo, poseen una textura clástica. Un tipo de rocas sedimentarias químicas son las rocas sedimentarias bioquímicas, formadas a partir de la actividad de diversos organismos vivos. Los diferentes tipos de rocas químicas y bioquímicas son:
- Carbonáticas o carbonatadas. Es el caso de la caliza y la dolomía, porque llevan el radical carbonato (CO (^) 3). La caliza está formada por calcita (CaCO (^) 3), y la dolomía por dolomita [CaMg(CO3)2]. Hemos visto anteriormente que la calcita se disuelve rápidamente en agua acidificada, pero la reacción química que lleva a su disolución es reversible, por lo que la calcita puede precipitar de la solución bajo algunas circunstancias; por consiguiente, algunas calizas se forman mediante precipitación química inorgánica. La mayor parte de la caliza es bioquímica porque los organismos son muy importantes en su origen, como es el caso de los arrecifes de coral y los organismos con concha (coquina). Una variedad peculiar de caliza contiene pequeños granos esféricos denominados ooides que tienen un pequeño núcleo alrededor del cual han precipitado capas concéntricas de calcita (calizas oolíticas). La dolomía es similar a la caliza, y generalmente se forma por alteración de la segunda cuando el magnesio sustituye parte del calcio.
- Evaporitas. Algunas de las sustancias disueltas derivadas de la meteorización química precipitan del agua evaporada, formando este tipo de rocas. La sal de roca, compuesta por halita (NaCl) y yeso (CaSO 4. 2H (^) 2O) es la más común.+
- Silíceas. Es el caso del sílex, una roca dura formada por la concentración de sílice inorgánico. A través del microscopio, se observan sus cristales de cuarzo. Algunas variedades de sílex son el pedernal, de color negro debido a intrusiones
de restos orgánicos, el jaspe rojo, debido a la presencia de hematites, y el ágata, que posee bandas de colores. Al grupo de las rocas silíceas, además del silex, pertenecen otras formadas por la concentración de sílice orgánico, como es el caso de la diatomita y la radiolaria, con restos de diatomeas y esqueletos de radiolarios respectivamente.
- Fosfatadas. Están formadas principalmente por pentaóxido de bifosfato, en forma de fluorapatito microcristalino. Se forman bajo la presencia de corrientes de agua fría ascendentes ricas en fosfato inorgánico disuelto, o por la presencia de una plataforma marina de aguas cálidas donde se acumula fosfato orgánico.
- Orgánicas. Son aquellas formadas a partir de la consolidación de restos de seres vivos, como es el caso del carbón y el petróleo. El carbón está compuesto de restos de plantas terrestres alterados y compactados, siendo una roca bioquímica. Se forma en ciénagas y marismas donde el oxígeno del agua es insuficiente o donde la materia orgánica se acumula más rápido de lo que se descompone. En las ciénagas y marismas de oxígeno insuficiente, las bacterias que descomponen la vegetación pueden vivir sin oxígeno, pero sus deshechos deben oxidarse, y, como prácticamente no hay oxígeno, se acumulan, matándolas. Así, la descomposición bacteriana cesa y la vegetación no se descompone del todo, formando estiércol orgánico. Cuando se entierra y el comprime, el estiércol orgánico se convierte en turba. La turba representa el primer paso hacia la formación de carbón. Si la turba se entierra y comprime a mayor profundidad, y especialmente si también se calienta, se convierte en un carbón conocido como lignito. El lignito posee un 70% de carbono, mientras que la turba sólo tiene un 50%. El carbón bituminoso, o hulla, posee un 80%, siendo más denso y negro, y, está tan alterado que los restos vegetales apenas se aprecian. El carbón de nivel más alto es la antracita, formado por metamorfismo, que posee hasta un 98% de carbono.
