La meteorización por heladas es un término colectivo para varios procesos de meteorización mecánica inducidos por tensiones creadas por la congelación del agua en hielo . El término sirve como un término general para una variedad de procesos tales como rotura por heladas, acuñamiento por heladas y criofractura. El proceso puede actuar en una amplia gama de escalas espaciales y temporales, desde minutos hasta años y desde el desprendimiento de granos minerales hasta la fractura de rocas . Es más pronunciado en áreas de gran altitud y latitud alta y está especialmente asociado con climas alpinos , periglaciales , marítimos subpolares y polares., pero puede ocurrir en cualquier lugar a temperaturas bajo cero (entre -3 y -8 ° C) si hay agua. [1]
Segregación de hielo
Ciertos suelos susceptibles a las heladas se expanden o se agitan al congelarse como resultado de la migración del agua a través de la acción capilar para hacer crecer lentes de hielo cerca del frente de congelación. [2] Este mismo fenómeno ocurre dentro de los espacios porosos de las rocas. Las acumulaciones de hielo aumentan de tamaño a medida que atraen agua líquida de los poros circundantes. El crecimiento de los cristales de hielo debilita las rocas que, con el tiempo, se rompen. [3] Es causado por la expansión del hielo cuando el agua se congela, ejerciendo una tensión considerable en las paredes de contención. En realidad, este es un proceso muy común en todas las áreas húmedas y templadas donde hay rocas expuestas, especialmente rocas porosas como la arenisca . La arena a menudo se puede encontrar justo debajo de las caras de la piedra arenisca expuesta donde se han desprendido granos individuales, uno por uno. Este proceso a menudo se denomina desconchado por congelación. De hecho, este suele ser el proceso de meteorización más importante de las rocas expuestas en muchas áreas.
Procesos similares pueden actuar sobre los pavimentos asfálticos, contribuyendo a diversas formas de agrietamiento y otros deterioros que, cuando se combinan con el tráfico y la intrusión de agua, aceleran la formación de baches , la formación de baches [4] y otras formas de rugosidad del pavimento. [5]
Expansión volumétrica
La explicación tradicional de la meteorización por heladas era la expansión volumétrica del agua helada. Cuando el agua se congela a hielo , su volumen aumenta en nueve por ciento. En circunstancias específicas, esta expansión puede desplazar o fracturar la roca. A una temperatura de -22 ° C, se sabe que el crecimiento del hielo puede generar presiones de hasta 207 MPa , más que suficiente para fracturar cualquier roca. [6] [7] Para que se produzca la meteorización por heladas por expansión volumétrica, la roca casi no debe tener aire que pueda comprimirse para compensar la expansión del hielo, lo que significa que debe estar saturada de agua y congelada rápidamente desde todos los lados. que el agua no se aleja y la presión se ejerce sobre la roca. [6] Estas condiciones se consideran inusuales, [6] restringiéndolas a un proceso de importancia dentro de unos pocos centímetros de la superficie de una roca y en juntas más grandes llenas de agua existentes en un proceso llamado cuña de hielo .
No toda la expansión volumétrica es causada por la presión del agua helada; puede ser causado por tensiones en el agua que permanece descongelada. Cuando el crecimiento del hielo induce tensiones en el agua de los poros que rompe la roca, el resultado se denomina hidrofractura. La hidrofracturación se ve favorecida por grandes poros interconectados o grandes gradientes hidráulicos en la roca. Si hay poros pequeños, una congelación muy rápida del agua en partes de la roca puede expulsar el agua, y si el agua se expulsa más rápido de lo que puede migrar, la presión puede aumentar y fracturar la roca.
Desde que la investigación en meteorización física comenzó alrededor de 1900, la expansión volumétrica fue, hasta la década de 1980, considerada el proceso predominante detrás de la meteorización por heladas. [8] Esta opinión fue cuestionada en las publicaciones de 1985 y 1986 de Walder y Hallet. [6] [8] En la actualidad, investigadores como Matsuoka y Murton consideran inusuales las "condiciones necesarias para la meteorización por heladas por expansión volumétrica". [6] Sin embargo, la mayor parte de la literatura reciente demuestra que la segregación del hielo es capaz de proporcionar modelos cuantitativos para fenómenos comunes, mientras que la expansión volumétrica tradicional y simplista no lo hace. [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15]
Ver también
- Presión hidrostática que también puede erosionarse en combinación con el hielo que bloquea las rutas de salida en las regiones montañosas.
- Levantamiento de hielo
- Presión de agua de poro
- Meteorización
- Bratschen
- Solifluccion
Referencias
- ^ Hales, TC; Roering, Joshua (2007). "Controles climáticos sobre el agrietamiento por heladas e implicaciones para la evolución de los paisajes rocosos". Revista de Investigación Geofísica: Superficie de la Tierra . 112 (F2): F02033. Código Bib : 2007JGRF..112.2033H . CiteSeerX 10.1.1.716.110 . doi : 10.1029 / 2006JF000616 .
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