Meteorización

Weathering-GeologyPage-654x420

Un arco natural producido por la erosión de roca erosionada diferencialmente en Jebel Kharaz (Jordania). Crédito de la foto: Etan J. Tal

La meteorización es la descomposición de rocas, suelo y minerales, así como materiales artificiales a través del contacto con la atmósfera, la biota y las aguas de la Tierra. La meteorización ocurre in situ, más o menos como: “sin movimiento”, y por lo tanto no debe confundirse con la erosión, que involucra el movimiento de rocas y minerales por agentes como agua, hielo, nieve, viento, olas y gravedad y luego ser transportado y depositado en otros lugares.

Existen dos clasificaciones importantes de los procesos de intemperismo: meteorización física y química; cada uno involucra a veces un componente biológico. La intemperie mecánica o física implica la ruptura de rocas y suelos a través del contacto directo con las condiciones atmosféricas, como el calor, el agua, el hielo y la presión. La segunda clasificación, la meteorización química, involucra el efecto directo de los químicos atmosféricos o químicos producidos biológicamente, también conocido como meteorización biológica en la descomposición de rocas, suelos y minerales. Si bien la meteorización física se acentúa en ambientes muy fríos o muy secos, las reacciones químicas son más intensas donde el clima es húmedo y caluroso. Sin embargo, ambos tipos de meteorización ocurren juntos, y cada uno tiende a acelerar al otro. Por ejemplo, La abrasión física (frotar juntas) disminuye el tamaño de las partículas y, por lo tanto, aumenta su área de superficie, haciéndolas más susceptibles a reacciones químicas rápidas. Los diversos agentes actúan en concierto para convertir minerales primarios (feldespatos y micas) en minerales secundarios (arcillas y carbonatos) y liberar elementos nutrientes de las plantas en formas solubles.

Los materiales que quedan después de que la roca se descompone en combinación con material orgánico crea tierra. El contenido mineral del suelo está determinado por el material original; por lo tanto, un suelo derivado de un único tipo de roca a menudo puede ser deficiente en uno o más minerales necesarios para una buena fertilidad, mientras que un suelo erosionado de una mezcla de tipos de roca (como en sedimentos glaciales, eólicos o aluviales) a menudo produce un suelo más fértil. Además, muchas de las formas terrestres y paisajes de la Tierra son el resultado de procesos de meteorización combinados con la erosión y la redeposición.

Hay tres tipos de meteorización.

  1. Desgaste físico
  2. Meteorización química
  3. Meteorización biológica

Desgaste físico

La meteorización física, también conocida como meteorización mecánica, es la clase de procesos que causa la desintegración de las rocas sin cambios químicos. El proceso primario en la meteorización física es la abrasión (el proceso por el cual los clastos y otras partículas se reducen en tamaño). Sin embargo, la meteorización química y física a menudo van de la mano. La meteorización física puede ocurrir debido a la temperatura, presión, escarcha, etc. Por ejemplo, las grietas explotadas por el desgaste físico aumentarán el área de la superficie expuesta a la acción química, lo que amplificará la tasa de desintegración.

La abrasión por agua, hielo y procesos de viento cargados de sedimentos puede tener un tremendo poder de corte, como lo demuestran ampliamente las gargantas, quebradas y valles de todo el mundo. En las áreas glaciares, enormes masas de hielo en movimiento incrustadas con tierra y fragmentos de roca muelen rocas a su paso y arrastran grandes volúmenes de material. Las raíces de las plantas a veces penetran en las rocas y las separan, lo que provoca cierta desintegración; Los animales de madriguera pueden ayudar a desintegrar la roca a través de su acción física. Sin embargo, tales influencias son generalmente de poca importancia en la producción de material parental en comparación con los drásticos efectos físicos del agua, el hielo, el viento y el cambio de temperatura. La meteorización física también se conoce como meteorización mecánica o desagregación.

Estrés termal

La meteorización por estrés térmico (a veces llamada erosión por insolación) es el resultado de la expansión y contracción de la roca, causada por los cambios de temperatura. Por ejemplo, el calentamiento de rocas por la luz del sol o incendios puede causar la expansión de sus minerales constituyentes. Como algunos minerales se expanden más que otros, los cambios de temperatura crean tensiones diferenciales que eventualmente hacen que la roca se rompa. Debido a que la superficie externa de una roca a menudo es más cálida o más fría que las partes internas más protegidas, algunas rocas pueden capear por exfoliación: el desprendimiento de las capas externas. Este proceso puede acelerarse bruscamente si se forma hielo en las grietas de la superficie. Cuando el agua se congela, se expande con una fuerza de alrededor de 1465 Mg / m ^ 2, desintegrando enormes masas rocosas y desalojando granos minerales de fragmentos más pequeños.

La meteorización por estrés térmico comprende dos tipos principales: choque térmico y fatiga térmica. La meteorización por estrés térmico es un mecanismo importante en los desiertos, donde existe un amplio rango de temperatura diurna, caliente en el día y fría en la noche. El calentamiento y enfriamiento repetidos ejercen presión sobre las capas externas de las rocas, lo que puede hacer que sus capas externas se desprendan en capas delgadas. El proceso de peeling también se llama exfoliación. Aunque los cambios de temperatura son el principal impulsor, la humedad puede mejorar la expansión térmica en la roca. También se sabe que los incendios forestales y los incendios de pastizales provocan una erosión importante de rocas y cantos rodados expuestos a lo largo de la superficie del suelo. El intenso calor localizado puede expandir rápidamente una roca.

El calor térmico de los incendios forestales puede causar una erosión importante de rocas y cantos rodados, el calor puede expandir rápidamente una roca y puede ocurrir un choque térmico. La expansión diferencial de un gradiente térmico puede entenderse en términos de tensión o tensión, de manera equivalente. En algún momento, este estrés puede exceder la resistencia del material, causando la formación de una grieta. Si nada impide que esta grieta se propague a través del material, la estructura del objeto fallará.

Meteorización de las heladas

La meteorización de las heladas, la acuñación de las heladas, el acuñamiento en hielo o la crio-fractura es el nombre colectivo de varios procesos en los que el hielo está presente. Estos procesos incluyen la erosión de las heladas, la formación de escarcha y la meteorización congelación-descongelación. La rotura severa de las heladas produce enormes pilas de fragmentos de roca llamados pedregones que pueden estar ubicados al pie de las montañas o a lo largo de las laderas. La meteorización de las heladas es común en las zonas de montaña donde la temperatura está alrededor del punto de congelación del agua. Ciertos suelos susceptibles a las heladas se expanden o se levantan al congelarse como resultado del agua que migra a través de la acción capilar para producir lentes de hielo cerca del frente de congelación. Este mismo fenómeno ocurre dentro de los espacios de poro de las rocas. Las acumulaciones de hielo crecen a medida que atraen agua líquida de los poros circundantes. El crecimiento del cristal de hielo debilita las rocas que, con el tiempo, se rompen.

La acción de intemperie inducida por congelamiento ocurre principalmente en ambientes donde hay mucha humedad, y las temperaturas fluctúan frecuentemente por encima y por debajo del punto de congelación, especialmente en áreas alpinas y periglaciales. Un ejemplo de rocas susceptibles a la acción de las heladas es la tiza, que tiene muchos espacios de poro para el crecimiento de cristales de hielo. Este proceso se puede ver en Dartmoor donde da como resultado la formación de tors. Cuando el agua que ha ingresado a las juntas se congela, el hielo formado tira de las paredes de las juntas y hace que las articulaciones se ensanchen y ensanchen. Cuando el hielo se derrite, el agua puede fluir más adentro de la roca. Los ciclos repetidos de congelación-descongelación debilitan las rocas que, con el tiempo, se fragmentan a lo largo de las juntas en piezas angulares. Los fragmentos rocosos angulares se juntan al pie de la pendiente para formar una pendiente de talud (o pendiente pedregosa). La división de rocas a lo largo de las juntas en bloques se llama desintegración de bloques. Los bloques de rocas desprendidos son de varias formas dependiendo de la estructura de la roca.

las olas del mar

La geografía costera está formada por la meteorización de las acciones de las olas en tiempos geológicos o puede ocurrir de manera más abrupta a través del proceso de meteorización salina.

Liberación de presión

La liberación de presión pudo haber causado las hojas de granito exfoliadas que se muestran en la imagen.

En la liberación de presión, también conocida como descarga, los materiales superpuestos (no necesariamente rocas) se eliminan (por erosión u otros procesos), lo que hace que las rocas subyacentes se expandan y fracturen paralelas a la superficie.

Las rocas ígneas intrusivas (por ejemplo, granito) se forman en las profundidades de la superficie de la Tierra. Están bajo una tremenda presión debido al material de roca superpuesto. Cuando la erosión elimina el material de roca superpuesto, estas rocas intrusivas quedan expuestas y se libera la presión sobre ellas. Las partes externas de las rocas tienden a expandirse. La expansión establece tensiones que causan la formación de fracturas paralelas a la superficie de la roca. Con el tiempo, las láminas de roca se desprenden de las rocas expuestas a lo largo de las fracturas, un proceso conocido como exfoliación. La exfoliación debido a la liberación de presión también se conoce como “laminado”.

La retirada de un glaciar superpuesto también puede conducir a la exfoliación debido a la liberación de presión.

Crecimiento de cristal de sal

La cristalización de la sal, también conocida como haloclastia, causa la desintegración de las rocas cuando las soluciones salinas se filtran en las grietas y las articulaciones de las rocas y se evaporan, dejando cristales de sal detrás. Estos cristales de sal se expanden a medida que se calientan, ejerciendo presión sobre la roca de confinamiento.

La cristalización de sal también puede tener lugar cuando las soluciones descomponen rocas (por ejemplo, piedra caliza y creta) para formar soluciones salinas de sulfato de sodio o carbonato de sodio, cuya humedad se evapora para formar sus respectivos cristales de sal.

Las sales que han demostrado ser más eficaces en la desintegración de las rocas son el sulfato de sodio, el sulfato de magnesio y el cloruro de calcio. Algunas de estas sales pueden expandirse hasta tres veces o incluso más.

Normalmente se asocia con climas áridos donde el calentamiento fuerte provoca una fuerte evaporación y, por lo tanto, la cristalización de la sal. También es común a lo largo de las costas. Un ejemplo de meteorización salina se puede ver en las piedras alveoladas en la pared del mar. Honeycomb es un tipo de tafoni, una clase de estructuras de meteorización de roca cavernosa, que probablemente se desarrolle en gran parte por los procesos de erosión química y física de la sal.

Meteorización química

La meteorización química cambia la composición de las rocas, a menudo transformándolas cuando el agua interactúa con los minerales para crear diversas reacciones químicas. La meteorización química es un proceso gradual y continuo ya que la mineralogía de la roca se ajusta al entorno cercano a la superficie. Los minerales nuevos o secundarios se desarrollan a partir de los minerales originales de la roca. En esto, los procesos de oxidación e hidrólisis son los más importantes. La meteorización química se ve reforzada por agentes geológicos tales como la presencia de agua y oxígeno, así como por agentes biológicos tales como los ácidos producidos por el metabolismo microbiano y de la raíz de la planta.

El proceso de levantamiento de bloques de montaña es importante para exponer nuevos estratos de rocas a la atmósfera y a la humedad, lo que permite que se produzca un importante desgaste químico; se produce una liberación significativa de Ca2 + y otros iones en las aguas superficiales.

Disolución y carbonatación

La lluvia es ácida porque el dióxido de carbono atmosférico se disuelve en el agua de lluvia produciendo ácido carbónico débil. En ambientes no contaminados, el pH de la lluvia es de alrededor de 5.6. La lluvia ácida ocurre cuando gases como el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno están presentes en la atmósfera. Estos óxidos reaccionan en el agua de lluvia para producir ácidos más fuertes y pueden bajar el pH a 4.5 o incluso 3.0. El dióxido de azufre, SO2, proviene de las erupciones volcánicas o de los combustibles fósiles, puede convertirse en ácido sulfúrico dentro del agua de lluvia, lo que puede causar la meteorización de la solución a las rocas sobre las que cae.

Algunos minerales, debido a su solubilidad natural (ej. Evaporitas), potencial de oxidación (minerales ricos en hierro, como pirita) o inestabilidad relativa a las condiciones superficiales (ver serie de disolución de Goldich) se curarán naturalmente, incluso sin agua ácida.

Uno de los procesos de meteorización de solución más conocidos es la carbonatación, el proceso por el cual el dióxido de carbono atmosférico conduce a la meteorización de la solución. La carbonatación se produce en las rocas que contienen carbonato de calcio, como la piedra caliza y la tiza. Esto ocurre cuando la lluvia se combina con dióxido de carbono o un ácido orgánico para formar un ácido carbónico débil que reacciona con el carbonato de calcio (la piedra caliza) y forma bicarbonato de calcio. Este proceso se acelera con una disminución de la temperatura, no porque las bajas temperaturas generalmente generen reacciones más rápidas, sino porque el agua más fría contiene más dióxido de carbono disuelto. La carbonatación es, por lo tanto, una gran característica de la meteorización glacial.

Las reacciones de la siguiente manera:

CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3
dióxido de carbono + agua → ácido carbónico

2 CO 3 + CaCO 3 → Ca (HCO 3 ) 2
ácido carbónico + carbonato de calcio → bicarbonato de calcio

La carbonatación en la superficie de la piedra caliza bien articulada produce un pavimento de piedra caliza diseccionado. Este proceso es más efectivo a lo largo de las articulaciones, ampliándolas y profundizándolas.

Hidratación

La hidratación mineral es una forma de meteorización química que implica la unión rígida de los iones H + y OH- a los átomos y moléculas de un mineral.

Cuando los minerales de roca absorben agua, el aumento del volumen crea tensiones físicas dentro de la roca. Por ejemplo, los óxidos de hierro se convierten en hidróxidos de hierro y la hidratación de anhidrita forma yeso.

Oxidación

Dentro del entorno de meteorización se produce la oxidación química de una variedad de metales. El más comúnmente observado es la oxidación de Fe2 + (hierro) y la combinación con oxígeno y agua para formar hidróxidos Fe3 + y óxidos como goetita, limonita y hematita. Esto le da a las rocas afectadas una coloración marrón rojiza en la superficie que se desmorona fácilmente y debilita la roca. Este proceso es mejor conocido como “oxidación”, aunque es distinto del óxido de hierro metálico. Muchos otros minerales metálicos y minerales se oxidan e hidratan para producir depósitos coloreados, tales como calcopiritas o CuFeS2 que se oxidan a hidróxido de cobre y óxidos de hierro.

Meteorización biológica

Esta imagen muestra la meteorización biológica producida por un árbol cuyas raíces han crecido dentro de una roca.

Varias plantas y animales pueden crear condiciones meteorológicas químicas a través de la liberación de compuestos ácidos, es decir, el efecto del musgo que crece en los techos se clasifica como meteorización. La meteorización mineral también puede ser iniciada y / o acelerada por los microorganismos del suelo. Se cree que los líquenes en las rocas aumentan las tasas de meteorización química. Por ejemplo, un estudio experimental sobre granito de hornblenda en Nueva Jersey, EE. UU., Demostró un aumento de 3x – 4x en la velocidad de erosión bajo superficies cubiertas de liquen en comparación con las superficies de roca desnuda recientemente expuestas.

Las formas más comunes de intemperismo biológico son la liberación de compuestos quelantes (es decir, ácidos orgánicos, sideróforos) y de moléculas acidificantes (es decir, protones, ácidos orgánicos) por las plantas a fin de descomponer el aluminio y los compuestos que contienen hierro en los suelos debajo de ellos. La descomposición de restos de plantas muertas en el suelo puede formar ácidos orgánicos que, cuando se disuelven en agua, provocan la erosión química. La liberación extrema de compuestos quelantes puede afectar fácilmente las rocas y los suelos circundantes, y puede conducir a la podsolización de los suelos.

Los hongos micorrízicos simbióticos asociados con los sistemas de raíces de los árboles pueden liberar nutrientes inorgánicos de minerales como apatita o biotita y transferir estos nutrientes a los árboles, contribuyendo así a la nutrición de los árboles. También se evidenció recientemente que las comunidades bacterianas pueden afectar la estabilidad mineral que conduce a la liberación de nutrientes inorgánicos. Hasta la fecha, se ha informado que una gran variedad de cepas bacterianas o comunidades de diversos géneros colonizan superficies minerales y / o meteorizan minerales, y para algunos de ellos se demostró un efecto de promoción del crecimiento de las plantas. Los mecanismos demostrados o hipotéticos utilizados por las bacterias para el tratamiento de los minerales incluyen varias reacciones de oxidorreducción y disolución, así como la producción de agentes de intemperie, como protones, ácidos orgánicos y moléculas quelantes.

La intemperie y la gente

La meteorización es un proceso natural, pero las actividades humanas pueden acelerarlo. Por ejemplo, ciertos tipos de contaminación del aire aumentan la tasa de exposición a la intemperie. La quema de carbón, gas natural y petróleo libera sustancias químicas como óxido de nitrógeno y dióxido de azufre en la atmósfera. Cuando estos productos químicos se combinan con la luz solar y la humedad, se transforman en ácidos. Luego vuelven a la Tierra como lluvia ácida.

La lluvia ácida cansa rápidamente en piedra caliza, mármol y otros tipos de piedra. Los efectos de la lluvia ácida se pueden ver en las lápidas. Los nombres y otras inscripciones pueden ser imposibles de leer.

La lluvia ácida también ha dañado muchos edificios y monumentos históricos. Con 71 metros (233 pies) de altura, el Buda gigante Leshan en el Monte Emei en China es la estatua de Buda más grande del mundo. Fue tallado hace 1.300 años y se mantuvo sin daños durante siglos. Pero en los últimos años, la lluvia ácida ha ennegrecido su nariz y ha hecho que parte de su cabello se desmorone y caiga.


Referencia:
Wikipedia: Weathering
National Geographic: Weathering
Museo de Historia Natural de Idaho: ¿Qué es la intemperie?

Read more : http://www.geologypage.com/2016/05/weathering.html#ixzz5ACTmBJgt
Follow us: @geologypage on Twitter | geologypage on Facebook

2 pensamientos en “Meteorización

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s