clase meteorizacion y_erosion

27/11/2014

Fuente: Universidad de Chile. 1

GEOLOGÍA GENERAL

Meteorización y Erosión

Profesor: José Arturo GuartánGEOLOGIA Y MINAS

UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJA

Procesos Geológicos

• Procesos Internos (Endógenos): Tectónica de placas Magmatismo,

• Procesos Externos (Exógenos):Sedimentación, Depositación

Volcanismo

Meteorización, Erosión,

Meteorización

Meteorización: es una serie de procesos físicos, químicos ybiológicos que ocurren cerca o en la superficie y que cambia laspropiedades de las rocas o del suelo. NO involucra movimiento

Disgrega la roca en componentes más pequeños que son transportadoscomo sedimentos.Es parte del Ciclo de las Rocas

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Ciclo de la Rocas

• Es el procesocontinuo yreversible queilustra comouna roca setransforma enotra.

“Una roca es lamateria prima deotra roca”.

•

Tipos de Meteorización

• Mecánica (o Física): Incremento de la area superficial pordisgregación física de fragmentos o bloques para formar partículasde menor tamaño. No hay cambio en la composición mineral.

• Química: Descomposición de minerales por reacciones químicascon agua, sustancias disueltas o aire. Hay remosión y/o adicción deelementos que cambian la composición mineral (formación deminerales nuevos).

• Biológica: Disgregación de las rocas por acción de organismosvivos (plantas, animales excavadores, líquenes)

Factores de Meteorización

• Intrínsecos (internos)–––

Mineralogía y TexturaPorosidadEstructura

• Extrínsecos (externos)–––––

ClimaAgua subterraneaVegetaciónTopografíaTiempo

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Factores de Meteorización

Area Superficial: A menormayor es el area superficial

tamaño de partículas

• Ejemplos:– Pedazos de hielo

enfrían más rápidoAzucar granulada sedisuelve más rápidoA mayor superficieexpuesta de la rocamayor es lameteorización

–

–

Factores Intrínsecos: Estabilidad MineralEstabilidad

Creciente

Temperatura

de Cristalización Decreciente

Olivino Rica en Ca

Piroxeno

Anfibol

Biotita

Rica en Na

Feldespato K

Muscovita

Cuarzo

Factores Intrínsecos: Estabilidad Mineral

Factores Intrínsecos: Textura

Grano fino vs grano grueso:

Cuál tiene mayor area superficial?

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Factores Intrínsecos: Porosidad

Arenisca

Proporción de huecos en elmaterial (roca)

Factores Intrínsecos: Estructura

Estructuras de las rocas puedenfacilitar la acción de agentes demeteorización

- Fracturas- Planos de debilidad

Factores Extrínsecos: Clima

Temperatura ylluvia sonfactoresrelevantes

Alta temperaturay altaprecipitaciónmaximizan lameteorizaciónquímica

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Factores Extrínsecos: Nivel Agua Subterranea

Bajo el nivelfreático rocassaturadas enagua

Sobre el nivelfreático poroscon agua y aire

Factores Extrínsecos: Vegetación

Efectos de tipo mecánico y químico

Factores Extrínsecos: Topografía

• Pendientes fuertestienden a ser afectadasen mayor medida porremosión de material

• Además puede influir enel grado de irradiaciónsolar

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Tipos de Meteorización Fisica

Mecánica (o Física): Incremento del area superficial pordisgregación física de fragmentos o bloques parapartículas más pequeñas. No hay cambio en lacomposición mineral

formar

••

Fragmentación por HieloExpansión por Descompresión – DomosExfoliaciónExpansión y Contracción TérmicaMeteorización por Precipitación de SalesAbrasión

de

•••

Fragmentación por Hielo (Gelifracción)

Producido por agua en fracturas quese congela – Cuñas de hieloPropiedad del agua de expandirse(10%) cuando se congelaCiclo repetitivoMás importante en zonasmontañosasVariación diaria extrema detemperaturaPuede afectar pavimentos

•

•

••

•

•

Fragmentación por Hielo - Etapas

Hielo

Agua

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Expansión por Descompresión

• Se produce cuando grandes masas de roca (generalmente intrusivos)quedan expuestas a procesos superficiales.Hay menos presión sobre estas rocas (descompresión) lo que produceque estas se expandan.Esto genera capas de roca que se rompen (lajeamiento) y se separandel cuerpo rocoso.Estas capas (o lajas) forman Domos de Exfoliación.

•

•

•

Domos de Exfoliación

Domos de Exfoliación

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Expansión y Contracción Térmica

Ocasionada por repetición diaria de calentamineto yenfriamiento de la roca

Calor produce expansión, enfriamiento producecontracción

Minerales tienen indices de expansión diferentes seexpanden y contraen a diferentes razones lo que produceestres a lo largo de los bordes de los minerales

Típico en ambientes desérticos o producto de incendios

Meteorización por Formación de Sales

• Elementos de la roca se combinan conagua y la atmósfera para producirminerales solubles que cristalizan enlos poros de la roca o en fracturas

• Realizan un efecto mecánico (perotambien involucra un proceso químico)– disgregación de la roca

• Sales: CaSO4.2H2O, Na2SO4,Na2CO3.H2O, NaCl, KCl, NaF, KF

Abrasión

• Abrasión: acción mecánicade roce y desgaste queprovoca un agente deerosión de una roca

• Agua: rios, oceanos, lluvia• Hielo: glaciares• Viento• Gravedad

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Actividad Biológica

Animales excavadores (conejos, ardillas,hormigas, lombrices y otros) hacenagujeros en el suelo. Estos agujerospermiten aire y agua interactuen con laroca

Raices vegetales crecen en fracturas –producen cuñas que resquebrajan la roca

Líquenes y musgos producen ácidos débilesque afectan a la roca

Involucra tanto Meteorización Física como Química

Meteorización Química

Descomposición de minerales por reacciones químicas conagua, químicos disueltos o aire. Cambio en la composiciónmineral y en las propiedades físicas y químicas. Cambio enla mineralogía que llevan a la desintegración de la roca.

• Ocurre rápidamente enambientes húmedos ycálidos

• Se necesita agua para lasreacciones químicas


Cuál es el efecto del area superficial enla Meteorización Química?

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• Ocurre más rápidamente en los bordes y esquinas de bloques oafloramientos de roca (areas más expuestas a la acción de agentesde meteorización). A través de grietas o DiaclasasEstos procesos de meteorización redondean a los bloques –Meteorización esferoidal

•

Tipos de Meteorización Química

Resulta principalmente de la acción de agua,lluvia ácida, oxígeno, dióxido de carbono,organismos vivos ydescomposición de

DisoluciónOxidaciónHidrólisis

ácidos producidosplantas

por la

•••

Disolución

• Muchos minerales sedisuelven en agua– Halita

• Formación de una solución(ej. Acido carbónico)

• Calizas y Mármolcontienen Carbonato deCalcio y son solubles enagua ácida

• Lápidas de Mármol yestatuas son susceptiblesa la meteorización químicapor disolución

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Topografía Cárstica

• Es un tipo de paisaje se da en regiones de alta precipitación endonde existen calizas cerca de la superficieSe caracteriza por la formación de grutas, dolinas, rios quedesaparecen o emergen de cerros o colinasProducto de meteorización química de calizas (disolución no dejaresiduo)

•

•

Topografía Cárstica

Dolinas

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Grutas

Cuevas y grutas típicamenteformadas en calizas

• espeleotemas – rocasformadas por precipitaciónde calcita (CaCO3)Forma roca llamadatravertino

•

– estalactitas – a partir deltechoestalagmitas – a partir delsuelo

–

Lluvia Acida

• SO2 y CO2 son liberadosa la atmósfera paraposteriormentecombinarse con aguaformar lluvia ácida

y

• Un aumento de estosgases conlleva a unaumento deprecipitaciones ácidasun aumento de lameteorización química

y

• Afecta a organismos vivos y rocas

Lluvia Acida

• Lluvia se combina con CO2 de la atmosfera yse vuelve ácida.

• El agua percola a través del suelo eincorpora más CO2 de la parte superior delsuelo y se hace aún más ácida. Ácidostambién producto de animales y plantas.

• Una roca que contiene feldespato K, sealtera para formar arcillas debido a la accióndel agua ácida.

• El agua transporta en solución iones y SiO2

al agua subterránea o a esteros.

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Hidrólisis

Meteorización Química deFeldespato K

Feldespatos se alteran aarcillaFeldspatos = estables aalta temperatura y presión

Arcillas estables bajocondiciones de la superficieterrestre

Cuarzo muy estable. No sealtera

Feldespato K Caolinita (arcilla)

Oxidación

PiroxenoFeSiOMinerales pueden combinarse

con el oxígeno para formarnuevos minerales que tienenuna dureza menor

3

Disolución

Fe+2 SiO2

Minerales que tienen Feque son más fácilmenteatacados por el oxígeno

Ejemplos:MagnetitaPirita

son los O2

Oxidación

Fe+3

H O2

Ferromagnesianos(Piroxeno, Biotita)

HematitaFe2O3

Oxidación

PiritaFeS2

LimonitasFe(OH)3

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Erosión

• Erosión es la remosión de materiales geológicos por agentesnaturales. Existe movimiento del material.

• Algunos de estos agentes son:• Glaciales, viento, agua (rios, oceanos), huracanes, tornados,

volcanes, terremotos, flujos de barro, avalanchas• La meteorización involucra dos procesos (mecánica y química) que

generalmente actúan juntos para romper/alterar las rocas. Estosprocesos actúan en el sitio. No hay movimiento

• El agua es el agente de erosión más importante (rios, esteros,oceános)

Tipos de Erosión

Erosión por impacto de gota de lluvia:mueve partículas pequeñas del suelo

Erosión Eólica (Aeolus-dios griego del viento)por acción del viento. Formación de dunas

Erosión Glaciar por arranque (levanta eincorpora bloques en el hielo) y abrasión (alisay pule la superficie).

Erosión Marina por efecto de las olas y lacomposición química del agua de mar. Olasdurante tormenta pueden llegar a producir unapresión de 2000 libras/pie2

Tipos de Erosión

Erosión fluvial actúa como abrasión (másimportante) y disolución. Puede transportarmaterial en solución, en suspensión y a lolargo del fondo del cauce

Erosión por Gravedad: cuando rocas hansido meteorizadas los sedimentos o bloquesde roca pueden ser transportados porgravedad

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Formación de Suelos

• Meteorización produce un regolitoque está compuesto defragmentos de roca y minerales

• Cuando hay materia orgánicamezclada con el regolito elmaterial se llama suelo

Factores Formación de Suelos

•••••

Roca madreTiempoClimaPlantas y animalesTopografía (Pendiente)

Formación de Suelos: Lixiviación

• La roca meteorizada (química y físicamente) que NO es erosionada(detritos transportados) y que permanece en el sitio forma el suelo

Alteración deFeldespato en la

superficieCafetera

Lluvia percolapor la tierra,alterando elfeldespato delas rocas paraformar……Agua del suelocontienesustanciasdisueltas apartir delfeldespato

AguaDisolución parcial desólidos que se alterana composición distinta

Agua calientecae sobre elcafé molidopara formarcafé líquido Solución que

contiene sustanciasdisueltas del sólido

Separación, remosión selectiva o disolución de elementos solubles de unaroca por acción natural de agua deCLIMA y de las PROPIEDADES DEL

percolación. El proceso depende deSUELO

el

Mobilidad de cationesCa+2, Mg2+, Na+ K+ Fe2+ Si4+ 4+> 3+> 3+> > > > Ti Fe Al

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Factores Formación de Suelos

• Una superficie meteorizadadesarrolla una, estructuraestratificada (en capas) conroca fresca (intacta) en labase y meteorizaciónextrema en la partesuperior.Iones lixiviables sontransportados hacia abajopor agua y pueden serredepositados a medida quecambia la química del agua(tendencia al equilibrio)

•

Perfil de Suelo

Horizonte OMateria orgánicaparcialmentedescompuesta y suelta

Horizonte AMateria mineralmezclada con algo dehumus

Horizonte EPartículas minerales decolores claros – zona delixiviación

Horizonte BAccumulación de arcillatransportada desdearriba

Horizonte CRoca madreparcialmente alterada

Roca madre nometeorizada

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Tipos de Suelos

• La mineralogía y el espesor de las capas de suelo depende de laroca madre, el clima (temperatura y precipitaciones) y edad

lixiviadolixiviado (cuarzo

de pelets,

de Ca(carbonatos)

Clima humedoy calido

Poca materiaorganica

Masa de oxidos deAl y Fe insolubles,algo de cuarzo

Arcillas ricas en Fee hidroxidos de Al(bauxita)

Roca ignea mafica

Laterita

Clima Templado

Humus y suelo

y arcillas)

Precipiatacionde algunosoxidos de Fe yAl. Materialsolubles

lixiviados

Roca igneafelsica

Pedalfer

Clima Arido

Humus y suelo

Precipitacion

nódulos y nivelde Carbonato

Arenisca,lutitas y calizas

Pedocal

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Lateritas

• Intensa meteorizaciónquímicaEspesor de suelorelativamente gruesoIntensa lixiviaciónelimina síliceSuelo rico en Fe y AlColor ladrillo típico

•

•

••• Actividad bacteriana

intensahumus

– elimina el

Formación deBauxita : óxidose hidróxidos deAl principalfuente de Al

Poca materiaorganica

Masa deoxidos de Al yFe insolubles,algo de cuarzo

Arcillas ricasen Fe ehidroxidos deAl (bauxita)

Roca igneamafica

Clima húmedo y cálido

Pedalfer

Clima Templado

Humus y suelo lixiviado(cuarzo y arcillas)

Precipitación de algunosóxidos de Fe y Al. Materialsolubles (carbonatos)lixiviados

• Pedon: suelo, Al (aluminio),Fe (hierro)Horizonte B : óxidos de Fe yarcillas ricas en AlCarbonato lixiviado Colorescafé a café-rojizo Grancantidad de materia orgánica– ácidos - lixiviación

•

Roca ígnea félsica•••

Pedocal

Clima Arido

Humus y suelo lixiviado

Precipitacion de pelets,nódulos y nivel deCarbonato de Ca •

•Pedon: suelo, CalcitaHorizonte B : acumulación decarbonato de calcioMeteorización químicamenos intensa – menosarcillasFormación de nivel de calcita(Caliche)

Arenisca, lutitas ycalizas •

•

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Erosión de Suelos

• Vital para el desarrollo de laagricultura: recurso vitalAbuso y daño del suelo pornegligenciaAgentes erosivos naturales: agua(erosión laminar), vientoErosión acelerada por actividadagrícola, forestal y construcción

•

•

•

Formación de Suelos

SueloTransportado

Suelo Residual

RocaFormación deSuelo

LitificaciónDepositaciónFormación deSuelo

Transportación

RegolitoSedimento

Erosión

Meteorización

Roca Madre

Meteorización, Erosión y Suelos

• Meteorización de ambos tiposjuegan un rol importante enmuchos aspectosLa Tectónica afecta lameteorización por pendientes yelevaciones (topografía)El Clima afecta la meteorizaciónpor la temperatura,

•

•

precipitaciones y CO2

(gelifracción, etc)• Retroalimentación:

meteorización y erosión afectana la

–Tectónica y al Clima:Denudación por erosión –alzamiento de bloquesMeteorización controla químicadel agua (rios, oceanos, aguasubterranea), remosión deCO2 de atmósfera

–

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