UNIDAD 3.-INTERPERISMO O METEORIZACION, EROSION Y SUEL SUELO O PROCESOS EXTERNOS DE LA TIERRA La meteor meteoriza izació ción, n, los proce procesos sos gravit gravitaci acion onale aless y la erosi erosión ón se denomi denominan nan procesos externos porque tienen lugar en la superfcie terrestre o en sus proximidades y porque se alimentan de la energía solar. Los procesos externos son una parte básica del ciclo de las rocas porque son los responsables de la transormación de la roca sólida en sedimento.
Meteor!"c#n$ ragme ragmenta ntació ción n ísica ísica (desi (desinte ntegr graci ación ón y altera alteració ción n
química (descomposición de las rocas de la superfcie terrestre, o cerca de ella. Procesos %r"&t"con"'es$ transerencia de roca y suelo pendiente aba!o por in"uencia de la gravedad. Eros#n$ eliminación ísica de material por agentes dinámicos como el agua, el viento o el #ielo.
METEORIZACION
$e pr produ oduce ce met meteor eoriza izació ción n con contin tinuam uament ente e a tod todo o nu nuest estro ro alr alrede ededor dor,, per pero o parece un proceso tan lento y sutil que es ácil subestimar su importancia se dice que la meteorización es una parte básica del ciclo de las rocas y, por tant ta nto, o, un pr proc oces eso o cl clav ave e de dell si sist stem ema a %ie ierrra ra.. % %odos odos los materiales son susceptibles de meteorización meteorización.. La meteorización se produce cuando la roca es ragmentada mecánicamente (desintegrada o alterada químicamente (descompuesta, o ambas cosas. L" (eteor!"c#n (ec)nc" se lleva a cabo por uerzas ísicas que rompen la
roca en trozos cada vez más peque&os sin modifcar la composició composición n mineral de la roca. L" (eteor!"c#n *+(c" implica una transormación química de la roca en
uno o más compuestos nuevos. $e pueden ilustrar estos dos conceptos con un trozo de papel. 'l papel puede desintegrarse rompindolo en trozos cada vez más peque&os, mientras que la descomposición se produce cuando se prende uego al papel y se quema. METEORIZACION MECANICA
)uando )uan do un una a roc oca a exp xper erim imen enta ta met eteo eori riza zaci ción ón mecá mecáni nica ca,, se rom ompe pe en rag r agm men ento toss ca cad da vez más peq eque ue& &os os,, qu que e co cons nser erva van n cada uno las
características del material original. 'l resultado fnal son muc#os ragmentos peque&os procedentes de uno grande. *or consiguiente, al romper las rocas en ragmentos más peque&os, la meteorización mecánica incrementa la cantidad de área superfcial disponible para la meteorización química. 'n la naturaleza, #ay cuatro procesos ísicos importantes que inducen la ragmentación de la roca+ ragmentación por #elada, expansión provocada por la descompresión, expansión trmica y actividad biológica. demás, aunque la acción de los agentes erosivos, como el viento, el #ielo de glaciar y las aguas corrientes, se considera independiente de la meteorización ísica, sta es, sin embargo, importante. )onorme estos agentes dinámicos retiran los restos rocosos, desintegran inexorablemente estos materiales.
-/0'1%)231 *4 'L 52'L4 (/'L2-))231 )iclos repetidos de congelación y des#ielo representan un proceso importante de meteorización mecánica. 'l agua líquida tiene la propiedad 6nica de expandirse alrededor de un 7 por ciento cuando se congela, porque en la estructura cristalina regular del #ielo, las molculas de agua están más separadas de lo que están en el agua líquida próxima al punto de congelación. )omo consecuencia, la congelación del agua en un espacio confnado e!erce una tremenda presión #acia uera sobre las paredes del lugar donde se encuentra. 'n la naturaleza, el agua se abre camino a travs de las grietas de las rocas y, tras su congelación, expande y aumenta el tama&o de esas aberturas. 8espus de muc#os ciclos de congelación9des#ielo, la roca se rompe en ragmentos angulares. 'ste proceso se denomina, con toda propiedad, rotura por cu&as de #ielo (geliracción. La acción de las cu&as de #ielo es más notable en las regiones monta&osas, donde suele existir un ciclo diario de congelación9des#ielo
8'$)40*'$241 )uando grandes masas de roca ígnea, en particular granito, quedan expuestas a la erosión, empiezan a soltarse losas concntricas. 'l proceso que genera estas capas seme!antes a las de una cebolla se denomina '"e"(ento.
':*1$231 %;02) 'l ciclo diario de temperatura puede meteorizar las rocas, en particular en los desiertos cálidos donde las variaciones diurnas pueden superar los <= >). 'l calentamiento de una roca produce expansión y el enriamiento causa contracción. La dilatación y reducción repetida de minerales con índices de expansión dierentes deben e!ercer lógicamente cierta tensión sobre la capa externa de la roca.
)%2?288 @24L4/2) Las actividades de los organismos, entre ellos las plantas, los animales excavadores y los seres #umanos, tambin llevan a cabo meteorización. Las raíces vegetales crecen entre las racturas en busca de nutrientes y agua, y, conorme crecen, resquebra!an la roca. Los animales excavadores descomponen a6n más la roca desplazando material resco #acia la superfcie, donde los procesos ísicos y químicos pueden actuar con más eectividad. Los organismos de la descomposición tambin producen ácidos que contribuyen a la meteorización química. METEORIZACION UIMICA
$e entienden los comple!os procesos que descomponen los componentes de las rocas y las estructuras internas de los minerales. 8ic#os procesos convierten los constituyentes en minerales nuevos o los liberan al ambiente circundante. 8urante esta transormación, la roca original se descompone en sustancias que son estables en el ambiente superfcial. *or consiguiente, los productos de la meteorización química se mantendrán esencialmente inalterados en tanto en cuanto permanezcan en un ambiente similar a aquel en el cual se ormaron. 'l agua es con muc#o el agente de meteorización disolvente más importante. 'l agua pura sola es un buen disolvente y cantidades peque&as de materiales disueltos dan como resultado un aumento de la actividad química para las soluciones de meteorización. Los principales procesos de meteorización química son la disolución, la oxidación y la #idrólisis. 'l agua desempe&a un papel principal en cada uno de ellos.
82$4LA)241 's el tipo de descomposición más ácil que se pueda imaginar es el proceso de disolución. 'xactamente igual a como se disuelve el az6car en el agua lo #acen ciertos minerales. Ano de los minerales más #idrosolubles es la #alita (sal com6n que, como quizá recuerde, está compuesta de iones sodio y cloro. La #alita se disuelve ácilmente en agua porque, aunque este compuesto mantiene una neutralidad elctrica general, sus iones individuales conservan sus cargas respectivas.
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%odos #emos visto ob!etos de #ierro y de acero que se oxidaron cuando quedaron expuestos al agua. Lo mismo puede ocurrir con los minerales ricos en #ierro. 'l proceso de oxidación se produce cuando el oxígeno se combina con el #ierro para ormar el óxido rrico. 'ste tipo de reacción química, denominado oxidación, se produce cuando se pierden electrones de un elemento durante la reacción. 'n este caso, decimos que el #ierro se oxidó porque perdió electrones en avor del oxígeno. unque la oxidación del #ierro progresa muy lentamente en un ambiente seco, la adición de agua aumenta enormemente la velocidad de la reacción.
5284L'$2$ )onsiste básicamente en la reacción de cualquier sustancia con el agua. 2dealmente, la #idrólisis de un mineral podría tener lugar en agua pura conorme algunas de las molculas de agua se disocian para ormar los iones muy reactivos #idrógeno (5 e #idroxilo (45. $on los iones de #idrógeno los que atacan y sustituyen a otros iones positivos encontrados en el retículo cristalino. )on la introducción de los iones #idrógeno en la estructura cristalina, se destruye la disposición ordenada original de los átomos y se descompone el mineral. 'l grupo mineral más com6n que se descompone por este proceso es el de los silicatos.
EROSION La erosión del suelo es un proceso naturalB orma parte del recicla!e constante de los materiales de la %ierra que denominamos e' ciclo de las rocas. Ana vez ormado el suelo, las uerzas erosivas, en especial el agua y el viento, mueven los componentes del suelo de un lugar a otro. )ada vez que llueve, las gotas de lluvia golpean la tierra con uerza sorprendente. )ada gota act6a como una peque&a bomba, #aciendo estallar partículas del suelo móviles uera de sus posiciones de la masa de suelo. continuación, el agua que "uye a travs de la superfcie arrastra las partículas de suelo desalo!adas. 8ado que el suelo es movido por fnas láminas de agua, este proceso se denomina erosión laminar. 8espus de "uir en orma de una fna lámina no confnada durante una distancia relativamente corta, normalmente se desarrollan #ilos de agua y empiezan a ormarse fnos canales denominados acanaladuras. )onorme las acanaladuras aumentan de tama&o se crean incisiones más proundas en el suelo, conocidas como abarrancamientos. )uando el cultivo agrícola normal no puede eliminar los canales, sabemos que las acanaladuras crecen lo bastante como para convertirse en abarrancamientos. unque la mayoría de las partículas de suelo desalo!adas se mueve sólo sobre una corta distancia cada vez que llueve, cantidades sustanciales acaban abandonando los campos y abrindose camino pendiente aba!o #acia un río. Ana vez en el canal del río, esas partículas de suelo, que a#ora pueden denominarse sedimento, son transportadas corriente aba!o y fnalmente se depositan.
-)%4'$ '4$2?4$ /"ctor 0e' C'("$
elacionado con la congelación del agua, el clima participa en la meteorización, sobre todo por medio de los cambios bruscos de temperatura, que dan lugar a un proceso de dilatación y contracción que puede disgregar la roca. 'l mecanismo erosivo se acelera si los minerales de la roca reaccionan de modo dierente ante las temperaturas impacto de las lluvias y erosión causada por las gotas de lluvia /"ctor 0e' s+e'o$
Los suelos fnos y arenosos, y suelos limosos son más áciles de erosionarse que los suelos con barro y aquellos con alto porcenta!e de materia orgánica se pueden dividir la composición química de los suelos en orgánicos e inorgánicos. epresentan las partículas minerales el C=D del total, de las cuales dominan la arena, arcilla y caliza, y en menor medida óxidos e #idróxidos de #ierro y salesB
las de origen orgánico suponen el CDB el ECD que resta lo ocupan aire y agua, los cuales aprovec#an la porosidad de la arena (el componente más importante de los suelos para penetrar en los suelos y permitir la iteración con los demás elementos. /"ctores 0e ("neo$
La erosión se produce cuando el suelo pierde viabilidad, permitiendo que sea arrastrado por el escurrimiento del agua, el viento y la gravedad. unque muc#os actores naturales contribuyen a la erosión del suelo, la actividad #umana provoca más de F= veces la erosión tanto como todos los demás elementos combinados. 'n muc#os casos, las acciones indirectas conducen a la erosión del suelo+ las cosas que no tienen nada que ver con la agricultura o directamente a travs del suelo aectado. Las tcnicas agrícolas defcientes, tales como no permitir el suelo en barbec#o y el uso de mtodos de cultivo que le roban los nutrientes del suelo, pueden contribuir a la erosión. La agricultura pobre puede compactar ciertas capas de suelo, #aciendo que sea menos capaz de retener el agua de lluvia y por lo tanto más propensos a la escorrentía. Los pesticidas y ertilizantes pueden aumentar la erosión del suelo, así+ fltrando el suelo de los nutrientes vitales y lo #ace más vulnerable a los elementos. Los árboles y las plantas mantienen el suelo !untos a travs de sus sistemas de raíces, mientras protegiendo el suelo de las lluvias y la escorrentía con sus #o!as. La rápida deorestación desarraiga estas uerzas protectores, de!ando el suelo vulnerable a los elementos. 'n áreas que experimentan uertes lluvias, la deorestación puede crear rápidamente la escorrentía, la erosión del suelo y provocando enormes depósitos de sedimentos aguas corriente aba!o.
SUELO )on pocas excepciones, la superfcie de la %ierra está cubierta por el re%o'to (rhegos=mantaB lithos G piedra, la capa de roca y ragmentos minerales producidos por meteorización. lgunos llamarían suelo a este material, pero el suelo es más que la acumulación de restos meteorizados. 'l s+e'o es una combinación de materia mineral y orgánica, agua y aire+ la porción del regolito que sustenta el crecimiento de las plantas. unque las proporciones de los principales componentes que #ay en el suelo varían, siempre están presentes los mismos cuatro componentes lrededor de la mitad del volumen total de un suelo superfcial de buena calidad está compuesto por una mezcla de roca desintegrada y descompuesta (materia mineral y de 1+(+s, los restos descompuestos de la vida animal y vegetal (materia orgánica. La otra mitad
consiste en espacios porosos entre las partículas sólidas donde circula el aire y el agua.
/ACTORES /ORMADORES DEL SUELO 'l suelo es el producto de la interacción comple!a de varios actores, entre ellos la roca madre, el tiempo, el clima, las plantas, los animales, y la topograía. unque todos estos actores son interdependientes, examinaremos sus papeles por separado. Roc" ("0re
La uente de la materia mineral meteorizada a partir de la cual se desarrolla el suelo se denomina roc" ("0re y es el actor undamental que in"uye en la ormación del nuevo suelo. )onorme progresa la ormación del suelo, experimenta de manera gradual cambios ísicos y químicos. La roca madre puede ser o bien la roca subyacente o bien una capa de depósitos no consolidados. )uando la roca madre es el substrato rocoso, los suelos se denominan suelos residuales. *or el contrario, los que se desarrollan sobre sedimento no consolidado se denominan suelos transportados. 8ebe observarse que los suelos transportados se orman en el lugar en el cual la gravedad, el agua, el viento o el #ielo depositan los materiales progenitores que #an sido transportados desde cualquier otro lugar. Te(po
'l tiempo es un componente importante de todos los procesos geológicos, y la ormación del suelo no es una excepción. La naturaleza del suelo se ve muy in"uida por la duración de los procesos que #an estado actuando. $i se #a producido meteorización durante un tiempo comparativamente corto, el carácter de la roca madre determina en gran medida las características del suelo. )onorme contin6a la meteorización, la in"uencia de la roca madre sobre el suelo se ve eclipsada por los otros actores ormadores del suelo, en especial el clima. C'("
'l clima se considera el actor más in"uyente en la ormación del suelo. La temperatura y las precipitaciones son los elementos que e!ercen el eecto más uerte sobre la ormación del suelo. Las variaciones de temperatura y de precipitaciones determinan si predominará la meteorización química o la mecánica y tambin in"uyen en gran medida en la velocidad y proundidad de la meteorización. P'"nt"s 2 "n("'es
Las plantas y los animales desempe&an un papel vital en la ormación del suelo. Los tipos y la abundancia de organismos presentes tienen una uerte in"uencia sobre las propiedades ísicas y químicas de un suelo. 8e #ec#o, en el caso de los suelos bien desarrollados de muc#as regiones, la importancia de la vegetación para el tipo de suelo suele verse implícita en la descripción utilizada por los científcos. -rases del tipo de suelo de pradera, suelo de bosque y suelo de tundra son comunes. Las plantas y los animales proporcionan materia orgánica al suelo. )iertos suelos cenagosos están compuestos casi por completo de materia orgánica. 0ientras que los suelos de desierto pueden contener cantidades de tan sólo un uno por ciento. unque la cantidad de la materia orgánica varía sustancialmente de unos suelos a otros, es raro el suelo que carece completamente de ella. La uente principal de materia orgánica del suelo es la vegetal, aunque tambin contribuyen los animales y un n6mero infnito de microorganismos. )uando se descompone la materia orgánica, se suministran nutrientes importantes a las plantas, así como a los animales y microorganismos que viven en el suelo. Topo%r""
La disposición de un terreno puede variar en gran medida en distancias cortas. 'sas variaciones de la topograía, a su vez, pueden inducir el desarrollo de una variedad localizada de tipos de suelo. 0uc#as de las dierencias existen porque la pendiente tiene un eecto signifcativo sobre la magnitud de la erosión y el contenido acuoso del suelo. 'n pendientes empinadas, los suelos suelen desarrollarse poco. 'n dic#as situaciones, la cantidad de agua que empapa el suelo es pocaB como consecuencia, el contenido de #umedad del suelo puede no ser sufciente para el crecimiento vigoroso de las plantas. demás, debido a la erosión acelerada en las pendientes empinadas, los suelos son delgados o, en algunos casos, inexistentes. 'n contraste, los suelos mal drenados y anegados encontrados en las tierras ba!as tienen un carácter muy dierente. 'sos suelos suelen ser gruesos y oscuros. 'l color oscuro se debe a la gran cantidad de materia orgánica que acumula, ya que las condiciones saturadas retrasan la descomposición vegetal. 'l terreno óptimo para el desarrollo de un suelo es una superfcie plana o ligeramente ondulada en tierras altas. quí, encontramos buen drena!e, erosión mínima e infltración sufciente del agua en el suelo. La orientación de la pendiente o la dirección a la que mira la pendiente, es otro actor que debemos observar.
EL PER/IL DEL SUELO
8ado que los procesos de ormación del suelo act6an desde la superfcie #acia aba!o, las variaciones de composición, textura, estructura y color evolucionan de manera gradual a las diversas proundidades. 'stas dierencias verticales, que normalmente van siendo más pronunciadas conorme pasa el tiempo, dividen el suelo en zonas o capas conocidas como 1or!ontes. Ana sección vertical de este tipo a travs de todos los #orizontes del suelo constituye el perfl del suelo
PROCESOS 4RA5ITACIONALES Y DESARROLLO DE LAS /ORMAS DE TERRENO 8e las ormas del terreno Los deslizamientos de tierra son e!emplos espectaculares de acontecimientos geológicos undamentales denominados procesos gravitacionales. *or procesos gravitacionales se entienden los movimientos pendiente deba!o de roca, regolito y suelo, ba!o la in"uencia directa de la gravedad. $e dierencian de los procesos erosivos que se examinarán en los capítulos siguientes porque los procesos gravitacionales no precisan un medio de transporte como el agua, el viento o el #ielo de los glaciares. P"pe' 0e' "%+"
veces los procesos gravitacionales se desencadenan cuando las uertes lluvias o los períodos de usión de la nieve saturan los materiales de la superfcie. )uando los poros del sedimento se llenan de agua, se destruye la co#esión entre las partículas, permitiendo que se deslicen unas sobre otras con relativa acilidad. *or e!emplo, cuando la arena está ligeramente #6meda, se pega bastante bien. Pen0entes so6re e(pn"0"s
'l exceso de pendiente es otra causa de muc#os movimientos de masa. 'n la naturaleza #ay muc#as situaciones en las que #ay exceso de pendiente. Ana corriente "uvial que socava la pared de un valle y las olas que golpean contra la base de un acantilado no son sino dos e!emplos amiliares. demás, a travs de sus actividades, el ser #umano crea a menudo pendientes sobre empinadas e inestables que se convierten en zonas principales de actuación de los procesos E'(n"c#n 0e '" &e%et"c#n
Las plantas protegen contra la erosión y contribuyen a la estabilidad de las pendientes, porque sus sistemas radiculares unen el suelo y el regolito.
demás, las plantas protegen la superfcie del suelo de los eectos erosivos del impacto de las gotas de lluvia. 8onde altan plantas, se potencian los procesos gravitacionales, en especial si las pendientes son empinadas y el agua abundante. )uando se elimina el ancla!e de la vegetación, como consecuencia de los incendios orestales o de la actividad del #ombre (tala de árboles, agricultura o urbanización, los materiales de superfcie suelen desplazarse pendiente aba!o. An e!emplo insólito que ilustra el eecto f!ador de las plantas se produ!o #ace varias dcadas en las empinadas pendientes próximas a 0enton, -rancia. Los agricultores sustituyeron olivos, que tiene raíces proundas, por una cosec#a económicamente más rentable, pero de raíces superfciales+ los claveles. )uando se desplomó la pendiente menos estable, el corrimiento de tierras se cobró once vidas. /ravitacionales.
Tpo 0e ("ter"'
La clasifcación de los procesos gravitacionales en unción del material implicado en el movimiento depende de si la masa descendiente empezó como un material no consolidado o como sustrato de roca. $i el suelo y el regolito son dominantes, se utilizan trminos como derrubios, barro o tierra en la descripción. *or el contrario, cuando se desprende y se desplaza pendiente aba!o una masa rocosa, el trmino roca será parte de la descripción. Tpo 0e (o&(ento
demás de caracterizar el tipo de material implicado en un acontecimiento del movimiento de masa, tambin puede ser importante cómo se mueve el material. 'n general, la clase de movimiento se describe como desprendimiento, deslizamiento o "u!o. Desprendimiento+ )uando el movimiento implica la caída libre de ragmentos
sueltos de cualquier tama&o, se denomina desprendimiento. 'l desprendimiento es una orma com6n de movimiento en pendientes que son tan empinadas que el material suelto no puede mantenerse sobre la superfcie. La roca puede desprenderse directamente #acia la base de la pendiente o moverse en una serie de saltos y rebotes sobre otras rocas a lo largo del camino. 0uc#os desprendimientos se producen cuando los ciclos de congelación y des#ielo o la acción de las raíces de las plantas, o ambas cosas, debilitan tanto las rocas que interviene la gravedad. Flujo: 'l tercer tipo de movimiento com6n para los procesos gravitacionales se
denomina "u!o. 'l "u!o se produce cuando el material se desplaza pendiente aba!o en orma de un "uido viscoso. La mayor parte de los "u!os está saturada de agua y se mueve normalmente siguiendo una orma de lengua o lóbulo.
5e'oc0"0 0e (o&(ento
'l acontecimiento descrito al principio de este capítulo implicaba claramente un movimiento rápido. La roca y los derrubios se movían pendiente aba!o a velocidades que superaban en muc#o los H== Iilómetros por #ora. 'ste tipo de movimiento de masa más rápido se denomina avalanc#a de rocas (avalerGdescender. 0uc#os investigadores creen que las avalanc#as de roca, deben "otar literalmente en el aire, conorme desciende pendiente aba!o. 's decir, se producen velocidades elevadas cuando el aire queda atrapado y comprimido deba!o de la masa de derrubios que se precipita, permitiendo que se mueva como una lámina "exible y elástica a travs de la superfcie. La mayoría de los movimientos de masa, sin embargo, no se desplaza con la velocidad de una avalanc#a de rocas. 8e #ec#o, la gran mayoría de los procesos gravitacionales son imperceptiblemente lentos. Desp'o(es
$e entiende por desplome el deslizamiento #acia deba!o de una masa de rocas o de material no consolidado que se mueve como una unidad a lo largo de una superfcie curva. 1ormalmente, el material desplomado no via!a a una velocidad espectacular ni muy le!os. 'sta es una orma com6n de proceso gravitacional, en especial en acumulaciones gruesas de materiales co#esivos, como la arcilla. La superfcie racturada tiene una orma característica en cuc#ara, cóncava #acia arriba o #acia uera. )onorme se produce el movimiento, se crea un escarpe en orma de cuarto creciente en la cabecera, y la superfcie superior del bloque a veces se inclina #acia atrás. 'l desplome puede implicar una sola masa, pero a menudo consiste en bloques m6ltiples. veces, se acumula agua entre la base del escarpe y la parte superior del bloque inclinado. )onorme el agua se fltra #acia aba!o a lo largo de la superfcie de ruptura, puede promover una ulterior inestabilidad y un movimiento adicional. Des'!"(ento 0e roc"s
*rocesos gravitacionales %ipos de procesos gravitacionales Los deslizamientos de rocas se producen cuando bloques rocosos se sueltan y se deslizan pendiente aba!o. $i el material implicado está muy poco consolidado, se utiliza la expresión deslizamiento de derrubios. %ales acontecimientos se cuentan entre los movimientos de masa más rápidos y más destructivos. 1ormalmente los deslizamientos de roca tienen lugar en un ambiente geológico donde los estratos rocosos están inclinados, o donde #ay diaclasas y racturas paralelas a la
