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Un arco natural producido por la erosión de roca erosionada diferencialmente en Jebel Kharaz ( Jordania ).

La meteorización es la descomposición de rocas , suelos y minerales , así como madera y materiales artificiales a través del contacto con agua, gases atmosféricos y organismos biológicos. La meteorización ocurre in situ (en el sitio, con poco o ningún movimiento), y no debe confundirse con la erosión , que involucra el transporte de rocas y minerales por agentes como agua , hielo , nieve , viento , olas y gravedad .

Los procesos de meteorización se dividen en meteorización física y química . La meteorización física implica la descomposición de rocas y suelos a través de los efectos mecánicos del calor, agua, hielo u otros agentes. La meteorización química implica la reacción química del agua, los gases atmosféricos y los productos químicos producidos biológicamente con rocas y suelos. El agua es el principal agente detrás de la meteorización física y química, [1] aunque el oxígeno atmosférico y el dióxido de carbono y las actividades de los organismos biológicos también son importantes. [2] La meteorización química por acción biológica también se conoce como meteorización biológica. [3]

Si bien la meteorización física es más rápida en ambientes muy fríos o muy secos, las reacciones químicas son más rápidas donde el clima es húmedo y caluroso. Sin embargo, ambos tipos de meteorización ocurren juntos y cada uno tiende a acelerar al otro. [1] Por ejemplo, la meteorización por heladas crea grietas en la superficie de un afloramiento rocoso, haciéndolo más susceptible a reacciones químicas al proporcionar caminos para que el agua y el aire penetren en la roca. Los diversos agentes de la intemperie actúan en conjunto para convertir los minerales primarios ( feldespatos y micas ) en minerales secundarios ( arcillas , hidróxidos y carbonatos ) y liberar elementos nutrientes vegetales en forma soluble.

Los materiales que quedan después de que la roca se rompe se combinan con material orgánico para crear suelo . Muchos de los accidentes geográficos y paisajes de la Tierra son el resultado de procesos de meteorización combinados con erosión y redeposición. La meteorización es una parte crucial del ciclo de las rocas , y la roca sedimentaria , formada a partir de los productos de la meteorización de rocas más antiguas, cubre el 66% de los continentes de la Tierra y gran parte de su fondo oceánico . [4]

Meteorización física

La meteorización física , también llamada meteorización mecánica o desagregación , es la clase de procesos que provoca la desintegración de las rocas sin cambios químicos. Por lo general, es mucho menos importante que la meteorización química, pero puede ser importante en entornos subárticos o alpinos. [5] Además, la meteorización química y física a menudo van de la mano. Por ejemplo, las grietas prolongadas por la intemperie física aumentarán el área de la superficie expuesta a la acción química, amplificando así la tasa de desintegración. [6]

La meteorización por heladas es la forma más importante de meteorización física. El siguiente en importancia es el acuñamiento por las raíces de las plantas, que a veces entran en las grietas de las rocas y las separan. La excavación de gusanos u otros animales también puede ayudar a desintegrar la roca, al igual que el "arrancamiento" de los líquenes. [7]

Meteorización helada

Una roca en Abisko , Suecia, se fracturó a lo largo de las juntas existentes posiblemente debido a las heladas o al estrés térmico.

La meteorización por heladas es el nombre colectivo para aquellas formas de meteorización física que son causadas por la formación de hielo dentro de los afloramientos rocosos. Durante mucho tiempo se creyó que el más importante de ellos era el acuñamiento de las heladas , que resulta de la expansión del agua de los poros cuando se congela. Sin embargo, un creciente cuerpo de trabajo teórico y experimental sugiere que la segregación del hielo , en la que el agua sobreenfriada migra a lentes de hielo que se forman dentro de la roca, es el mecanismo más importante. [8] [9]

Cuando el agua se congela, su volumen aumenta en un 9.2%. En teoría, esta expansión puede generar presiones superiores a 200 megapascales (29.000 psi), aunque un límite superior más realista es 14 megapascales (2.000 psi). Esto sigue siendo mucho mayor que la resistencia a la tracción del granito, que es de aproximadamente 4 megapascales (580 psi). Esto hace que el acuñamiento de las heladas, en el que el agua de los poros se congela y su expansión volumétrica fractura la roca circundante, parezca un mecanismo plausible para la meteorización por heladas. Sin embargo, el hielo simplemente se expandirá a partir de una fractura recta y abierta antes de que pueda generar una presión significativa. Por lo tanto, el acuñamiento por heladas solo puede tener lugar en fracturas pequeñas y tortuosas. [5]La roca también debe estar casi completamente saturada con agua, o el hielo simplemente se expandirá hacia los espacios de aire en la roca insaturada sin generar mucha presión. Estas condiciones son tan inusuales que es poco probable que la formación de cuñas por heladas sea el proceso dominante de meteorización por heladas. [10] El acuñamiento por heladas es más efectivo donde hay ciclos diarios de derretimiento y congelamiento de rocas saturadas de agua, por lo que es poco probable que sea significativo en los trópicos, en las regiones polares o en climas áridos. [5]

La segregación del hielo es un mecanismo de meteorización física menos bien caracterizado. [8] Ocurre porque los granos de hielo siempre tienen una capa superficial, a menudo de unas pocas moléculas de espesor, que se parece más al agua líquida que al hielo sólido, incluso a temperaturas muy por debajo del punto de congelación. Esta capa líquida pre-fundida tiene propiedades inusuales, incluida una fuerte tendencia a atraer agua por capilaridad desde las partes más cálidas de la roca. Esto da como resultado el crecimiento del grano de hielo que ejerce una presión considerable sobre la roca circundante, [11]hasta diez veces mayor de lo que es probable con el congelamiento de las heladas. Este mecanismo es más efectivo en rocas cuya temperatura promedia justo por debajo del punto de congelación, -4 a -15 ° C (25 a 5 ° F). La segregación del hielo da como resultado el crecimiento de agujas de hielo y lentes de hielo dentro de las fracturas de la roca, y paralelas a la superficie de la roca, que gradualmente la separan. [9]

Estrés térmico

La meteorización por estrés térmico resulta de la expansión y contracción de la roca debido a los cambios de temperatura. Por ejemplo, el calentamiento de las rocas por la luz solar o los incendios puede provocar la expansión de sus minerales constituyentes. Dado que algunos minerales se expanden cuando se calientan más que otros, los cambios de temperatura crean tensiones diferenciales que eventualmente hacen que la roca se agriete. Debido a que la superficie exterior de una roca a menudo es más cálida o más fría que las partes internas más protegidas, algunas rocas pueden erosionarse por exfoliación (el desprendimiento de las capas externas) debido a tensiones diferenciales entre las partes internas y externas. La meteorización por estrés térmico es más eficaz cuando la parte calentada de la roca está reforzada por la roca circundante, de modo que pueda expandirse libremente en una sola dirección. [12]

La meteorización por estrés térmico comprende dos tipos principales, choque térmico y fatiga térmica . El choque térmico ocurre cuando las tensiones son tan grandes que la roca se agrieta inmediatamente, pero esto es poco común. Más típica es la fatiga térmica, en la que las tensiones no son lo suficientemente grandes como para provocar la rotura inmediata de la roca, pero los ciclos repetidos de tensión y liberación debilitan gradualmente la roca. [12]

La meteorización por estrés térmico es un mecanismo importante en los desiertos , donde hay un amplio rango de temperaturas diurnas , calientes durante el día y frías durante la noche. [13] Como resultado, la meteorización por estrés térmico a veces se denomina meteorización por insolación , pero esto es engañoso. La meteorización por estrés térmico puede ser causada por cualquier gran cambio de temperatura, y no solo por un intenso calentamiento solar. Es probable que sea tan importante en climas fríos como en climas cálidos y áridos. [12] Los incendios forestales también pueden ser una causa importante de un rápido desgaste por estrés térmico. [14]

Los geólogos han descartado durante mucho tiempo la importancia de la meteorización por estrés térmico, [5] [9] basándose en experimentos a principios del siglo XX que parecían demostrar que sus efectos no eran importantes. Desde entonces, estos experimentos han sido criticados como poco realistas, ya que las muestras de roca eran pequeñas, estaban pulidas (lo que reduce la nucleación de fracturas) y no estaban reforzadas. Por lo tanto, estas pequeñas muestras pudieron expandirse libremente en todas las direcciones cuando se calentaron en hornos experimentales, que no produjeron los tipos de estrés que probablemente se dan en entornos naturales. Los experimentos también fueron más sensibles al choque térmico que a la fatiga térmica, pero la fatiga térmica es probablemente el mecanismo más importante en la naturaleza. Geomorfólogoshan comenzado a enfatizar nuevamente la importancia de la meteorización por estrés térmico, particularmente en climas fríos. [12]

Liberación de presión

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

Liberación de presión o de descarga es una forma de meteorización física visto cuando se roca profundamente enterrado exhumado . Las rocas ígneas intrusivas, como el granito , se forman en las profundidades de la superficie de la Tierra. Están bajo una tremenda presión debido al material rocoso que las recubre. Cuando la erosión elimina el material rocoso suprayacente, estas rocas intrusivas quedan expuestas y se libera la presión sobre ellas. Las partes externas de las rocas tienden a expandirse. La expansión crea tensiones que provocan la formación de fracturas paralelas a la superficie de la roca. Con el tiempo, las capas de roca se desprenden de las rocas expuestas a lo largo de las fracturas, un proceso conocido como exfoliación.. La exfoliación debida a la liberación de presión también se conoce como "revestimiento". [15]

Al igual que con la meteorización térmica, la liberación de presión es más eficaz en rocas reforzadas. Aquí, la tensión diferencial dirigida hacia la superficie no reforzada puede ser tan alta como 35 megapascales (5100 psi), lo suficientemente fácil como para romper la roca. Este mecanismo también es responsable del desconchado en minas y canteras, y de la formación de juntas en afloramientos rocosos. [dieciséis]

El retroceso de un glaciar suprayacente también puede provocar exfoliación debido a la liberación de presión. Esto puede mejorarse mediante otros mecanismos físicos de uso. [17]

Crecimiento de cristales de sal

Tafoni en Salt Point State Park , condado de Sonoma, California .

La cristalización de la sal (también conocida como meteorización por sal , acuñamiento de sal o haloclastia ) provoca la desintegración de las rocas cuando las soluciones salinas se filtran en las grietas y juntas de las rocas y se evaporan, dejando atrás los cristales de sal . Al igual que con la segregación del hielo, las superficies de los granos de sal atraen sales disueltas adicionales a través de la acción capilar, lo que provoca el crecimiento de lentes de sal que ejercen una alta presión sobre la roca circundante. Las sales de sodio y magnesio son las más efectivas para producir intemperismo por sal. La meteorización por sal también puede ocurrir cuando la pirita en la roca sedimentaria se meteoriza químicamente a sulfato de hierro (II) y yeso., que luego cristalizan como lentes de sal. [9]

La cristalización de la sal puede tener lugar donde las sales se concentran por evaporación. Por lo tanto, es más común en climas áridos donde un fuerte calentamiento provoca una fuerte evaporación y a lo largo de las costas. [9] La meteorización por la sal es probablemente importante en la formación de tafoni , una clase de estructuras de erosión de rocas cavernosas. [18]

Efectos biológicos sobre la meteorización mecánica

Los organismos vivos pueden contribuir a la meteorización mecánica, así como a la meteorización química (véase el apartado Determinación de la intemperie biológica a continuación). Los líquenes y musgos crecen en superficies rocosas esencialmente desnudas y crean un microambiente químico más húmedo. La unión de estos organismos a la superficie de la roca mejora la degradación física y química de la microcapa superficial de la roca. Se ha observado que los líquenes arrancan los granos minerales sueltos de la lutita desnuda con sus hifas (estructuras de unión en forma de raíz), un proceso descrito como desplumado , [15] y tiran de los fragmentos hacia su cuerpo, donde los fragmentos luego se someten a un proceso de intemperismo químico. a diferencia de la digestión. [19]A mayor escala, las plántulas que brotan en una hendidura y las raíces de las plantas ejercen presión física, además de proporcionar una vía para la infiltración de agua y sustancias químicas. [7]

Meteorización química

Comparación de piedra caliza sin meteorizar (izquierda) y erosionada (derecha).

La mayoría de las rocas se forman a temperaturas y presiones elevadas, y los minerales que la componen son a menudo químicamente inestables en las condiciones relativamente frías, húmedas y oxidantes típicas de la superficie de la Tierra. La meteorización química se produce cuando el agua, el oxígeno, el dióxido de carbono y otras sustancias químicas reaccionan con la roca para cambiar su composición. Estas reacciones convierten algunos de los minerales primarios originales de la roca en minerales secundarios , eliminan otras sustancias como solutos y dejan los minerales más estables como un resistate químicamente inalterado .. En efecto, la meteorización química cambia el conjunto original de minerales de la roca en un nuevo conjunto de minerales que se encuentra en un equilibrio más cercano con las condiciones de la superficie. Sin embargo, rara vez se alcanza el verdadero equilibrio, porque la meteorización es un proceso lento y la lixiviación arrastra los solutos producidos por las reacciones de meteorización antes de que puedan acumularse hasta los niveles de equilibrio. Esto es particularmente cierto en ambientes tropicales. [20]

El agua es el principal agente de la meteorización química, que convierte muchos minerales primarios en minerales arcillosos u óxidos hidratados a través de reacciones que se describen colectivamente como hidrólisis . El oxígeno también es importante, ya que actúa para oxidar muchos minerales, como lo es el dióxido de carbono, cuyas reacciones de intemperismo se describen como carbonatación . La meteorización química se ve reforzada por agentes biológicos, como los ácidos producidos por el metabolismo y la descomposición microbianos y de las raíces de las plantas. [21]

El proceso de levantamiento de bloques de montaña es importante para exponer nuevos estratos rocosos a la atmósfera y la humedad, lo que permite que se produzca una meteorización química importante; se produce una liberación significativa de Ca 2+ y otros iones en las aguas superficiales. [22]

Disolución

Muestras de testigos de piedra caliza en diferentes etapas de meteorización química (debido a la lluvia tropical y al agua subterránea ), desde muy altas a poca profundidad (abajo) hasta muy bajas a mayores profundidades (arriba). La piedra caliza ligeramente degradada muestra manchas marrones, mientras que la piedra caliza muy degradada pierde gran parte de su contenido mineral de carbonato, dejando atrás arcilla. Caliza subterránea del depósito de carbonato de Congolian Occidental en Kimpese , República Democrática del Congo .

La disolución (también llamada solución simple o disolución congruente ) es el proceso en el que un mineral se disuelve completamente sin producir ninguna sustancia sólida nueva. [23] El agua de lluvia disuelve fácilmente los minerales solubles, como la halita o el yeso , pero también puede disolver minerales altamente resistentes como el cuarzo , si se le da el tiempo suficiente. [24] El agua rompe los enlaces entre los átomos del cristal: [25]

Hidrólisis de un mineral de sílice

La reacción general para la disolución del cuarzo es

SiO
2 + 2H
2O → H
4SiO
4

El cuarzo disuelto toma la forma de ácido silícico .

Una forma de disolución particularmente importante es la disolución de carbonato, en la que el dióxido de carbono atmosférico mejora la meteorización de la solución. La disolución de carbonato afecta a las rocas que contienen carbonato de calcio , como la piedra caliza y la creta . Tiene lugar cuando el agua de lluvia se combina con el dióxido de carbono para formar ácido carbónico , un ácido débil , que disuelve el carbonato de calcio (piedra caliza) y forma bicarbonato de calcio soluble . A pesar de una cinética de reacción más lenta , este proceso se favorece termodinámicamente a baja temperatura, porque el agua más fría contiene más gas de dióxido de carbono disuelto (debido a lasolubilidad de gases). La disolución de carbonatos es, por tanto, una característica importante de la meteorización glacial. [26]

La disolución de carbonato implica los siguientes pasos:

CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3
dióxido de carbono + agua → ácido carbónico
H 2 CO 3 + CaCO 3 → Ca (HCO 3 ) 2
ácido carbónico + carbonato de calcio → bicarbonato de calcio

La disolución de carbonato en la superficie de piedra caliza bien unida produce un pavimento de piedra caliza disecada . Este proceso es más efectivo a lo largo de las articulaciones, ensanchándolas y profundizándolas. [27]

En ambientes no contaminados, el pH del agua de lluvia debido al dióxido de carbono disuelto es de alrededor de 5.6. La lluvia ácida se produce cuando en la atmósfera están presentes gases como el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno. Estos óxidos reaccionan en el agua de lluvia para producir ácidos más fuertes y pueden reducir el pH a 4,5 o incluso a 3,0. El dióxido de azufre , SO 2 , procede de erupciones volcánicas o de combustibles fósiles, puede convertirse en ácido sulfúrico dentro del agua de lluvia, lo que puede provocar la erosión de la solución en las rocas sobre las que cae. [28]

Hidrólisis y carbonatación

Meteorización de olivino a iddingsite dentro de un manto xenolito .

La hidrólisis (también llamada disolución incongruente ) es una forma de meteorización química en la que solo se disuelve una parte de un mineral. El resto del mineral se transforma en un nuevo material sólido, como un mineral de arcilla . [29] Por ejemplo, la forsterita ( olivina de magnesio ) se hidroliza en brucita sólida y ácido silícico disuelto:

Mg 2 SiO 4 + 4 H 2 O ⇌ 2 Mg (OH) 2 + H 4 SiO 4
forsterita + agua ⇌ brucita + ácido silícico

La mayor parte de la hidrólisis durante la meteorización de los minerales es la hidrólisis ácida , en la que los protones (iones de hidrógeno), que están presentes en el agua ácida, atacan los enlaces químicos en los cristales minerales. [30] Los enlaces entre diferentes cationes e iones de oxígeno en minerales difieren en fuerza, y los más débiles serán atacados primero. El resultado es que los minerales en las rocas ígneas se meteorizan aproximadamente en el mismo orden en el que se formaron originalmente ( Serie de reacciones de Bowen ). [31] La fuerza de unión relativa se muestra en la siguiente tabla: [25]

VínculoFuerza relativa
Si – O2.4
Ti – O1.8
Al – O1,65
Fe +3 –O1.4
Mg – O0,9
Fe +2 –O0,85
Mn – O0,8
Ca – O0,7
Na – O0,35
K – O0,25

Esta tabla es solo una guía aproximada del orden de envejecimiento. Algunos minerales, como la ilita , son inusualmente estables, mientras que la sílice es inusualmente inestable dada la fuerza del enlace silicio-oxígeno. [32]

El dióxido de carbono que se disuelve en agua para formar ácido carbónico es la fuente más importante de protones, pero los ácidos orgánicos también son fuentes naturales importantes de acidez. [33] La hidrólisis ácida del dióxido de carbono disuelto a veces se describe como carbonatación , y puede resultar en la meteorización de los minerales primarios a minerales de carbonato secundarios. [34] Por ejemplo, la meteorización de la forsterita puede producir magnesita en lugar de brucita a través de la reacción:

Mg 2 SiO 4 + 2 CO 2 + 2 H 2 O ⇌ 2 MgCO 3 + H 4 SiO 4
forsterita + dióxido de carbono + agua ⇌ magnesita + ácido silícico en solución

El ácido carbónico es consumido por la meteorización del silicato , lo que resulta en soluciones más alcalinas debido al bicarbonato . Esta es una reacción importante para controlar la cantidad de CO 2 en la atmósfera y puede afectar el clima. [35]

Los aluminosilicatos que contienen cationes altamente solubles, como iones de sodio o potasio, liberarán los cationes como bicarbonatos disueltos durante la hidrólisis ácida:

2 KAlSi 3 O 8 + 2 H 2 CO 3 + 9 H 2 O ⇌ Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 + 4 H 4 SiO 4 + 2 K + + 2 HCO 3 -
ortoclasa (feldespato de aluminosilicato) + ácido carbónico + agua ⇌ caolinita (un mineral de arcilla) + ácido silícico en solución + iones de potasio y bicarbonato en solución

Oxidación

Un cubo de pirita se ha disuelto lejos de la roca anfitriona, dejando partículas de oro .
Cubos de pirita oxidada .

Dentro del entorno de meteorización, se produce la oxidación química de una variedad de metales. El más comúnmente observado es la oxidación de Fe 2+ ( hierro ) por oxígeno y agua para formar óxidos e hidróxidos de Fe 3+ como goethita , 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. Muchos otros minerales y minerales metálicos se oxidan e hidratan para producir depósitos coloreados, al igual que el azufre durante la meteorización de minerales sulfurados como calcopiritas o CuFeS 2 oxidando a hidróxido de cobre.y óxidos de hierro . [36]

Hidratación

La hidratación mineral es una forma de meteorización química que implica la unión rígida de moléculas de agua o iones H + y OH- a los átomos y moléculas de un mineral. No se produce una disolución significativa. Por ejemplo, los óxidos de hierro se convierten en hidróxidos de hierro y la hidratación de la anhidrita forma yeso . [37]

La hidratación a granel de los minerales es secundaria en importancia a la disolución, hidrólisis y oxidación, [36] pero la hidratación de la superficie del cristal es el primer paso crucial en la hidrólisis. Una superficie fresca de un cristal mineral expone iones cuya carga eléctrica atrae moléculas de agua. Algunas de estas moléculas se rompen en H + que se une a los aniones expuestos (generalmente oxígeno) y OH- que se une a los cationes expuestos. Esto altera aún más la superficie, haciéndola susceptible a diversas reacciones de hidrólisis. Los protones adicionales reemplazan a los cationes expuestos en la superficie, liberando los cationes como solutos. A medida que se eliminan los cationes, los enlaces silicio-oxígeno y silicio-aluminio se vuelven más susceptibles a la hidrólisis, liberando ácido silícico e hidróxidos de aluminio para que se lixivien o formen minerales arcillosos. [32] [38]Los experimentos de laboratorio muestran que la erosión de los cristales de feldespato comienza en dislocaciones u otros defectos en la superficie del cristal, y que la capa de erosión tiene solo unos pocos átomos de espesor. La difusión dentro del grano mineral no parece ser significativa. [39]

Una roca recién rota muestra una meteorización química diferencial (probablemente principalmente oxidación) que progresa hacia adentro. Este trozo de arenisca se encontró en una deriva glacial cerca de Angelica, Nueva York .

Meteorización biológica

La meteorización mineral también puede ser iniciada o acelerada por microorganismos del suelo. Los organismos del suelo constituyen aproximadamente 10 mg / cm 3 de suelos típicos, y los experimentos de laboratorio han demostrado que la albita y la moscovita se meteorizan dos veces más rápido en suelos vivos que en suelos estériles. Los líquenes de las rocas se encuentran entre los agentes biológicos más eficaces de la meteorización química. [33] Por ejemplo, un estudio experimental sobre granito de hornblenda en Nueva Jersey, EE. UU., Demostró un aumento de 3 a 4 veces en la tasa de intemperismo bajo superficies cubiertas de líquenes en comparación con las superficies rocosas descubiertas recientemente expuestas. [40]

Meteorización biológica del basalto por líquenes , La Palma .

Las formas más comunes de meteorización biológica resultan de la liberación de compuestos quelantes (como ciertos ácidos orgánicos y sideróforos ) y de dióxido de carbono y ácidos orgánicos por parte de las plantas. Las raíces pueden aumentar el nivel de dióxido de carbono hasta el 30% de todos los gases del suelo, con la ayuda de la adsorción de CO
2sobre minerales arcillosos y la tasa de difusión muy lenta de CO
2fuera del suelo. [41] El CO
2y los ácidos orgánicos ayudan a descomponer los compuestos que contienen aluminio y hierro en los suelos debajo de ellos. Las raíces tienen una carga eléctrica negativa equilibrada por protones en el suelo junto a las raíces, y estos pueden intercambiarse por cationes de nutrientes esenciales como el potasio. [42] Los restos en descomposición de plantas muertas en el suelo pueden formar ácidos orgánicos que, cuando se disuelven en agua, provocan meteorización química. [43] Los compuestos quelantes, en su mayoría ácidos orgánicos de bajo peso molecular, son capaces de eliminar los iones metálicos de las superficies de las rocas desnudas, siendo el aluminio y el silicio particularmente susceptibles. [44] La capacidad de descomponer la roca desnuda permite que los líquenes se encuentren entre los primeros colonizadores de la tierra seca. [45]La acumulación de compuestos quelantes puede afectar fácilmente a las rocas y los suelos circundantes, y puede provocar la podsolización de los suelos. [46] [47]

Los hongos micorrízicos simbióticos asociados con los sistemas de raíces de los árboles pueden liberar nutrientes inorgánicos de minerales como la apatita o la biotita y transferir estos nutrientes a los árboles, contribuyendo así a la nutrición de los árboles. [48] También se demostró recientemente que las comunidades bacterianas pueden afectar la estabilidad de los minerales y provocar la liberación de nutrientes inorgánicos. [49] Se ha informado que una gran variedad de cepas bacterianas o comunidades de diversos géneros pueden colonizar superficies minerales o meteorizar minerales, y para algunas de ellas se ha demostrado un efecto promotor del crecimiento de las plantas. [50] Los mecanismos demostrados o hipotéticos utilizados por las bacterias para meteorizar minerales incluyen varias reacciones de oxidación y disolución, así como la producción de agentes meteorológicos, como protones, ácidos orgánicos y moléculas quelantes.

Meteorización en el fondo del océano

La meteorización de la corteza oceánica basáltica difiere en aspectos importantes de la meteorización en la atmósfera. La meteorización es relativamente lenta, y el basalto se vuelve menos denso, a una tasa de alrededor del 15% cada 100 millones de años. El basalto se hidrata y se enriquece en hierro férrico total, magnesio y sodio a expensas de sílice, titanio, aluminio, hierro ferroso y calcio. [51]

Construcción de intemperismo

Hormigón dañado por lluvia ácida .

Los edificios hechos de cualquier piedra, ladrillo u hormigón son susceptibles a los mismos agentes de intemperie que cualquier superficie de roca expuesta. También las estatuas , los monumentos y la mampostería ornamental pueden resultar gravemente dañados por los procesos de meteorización natural. Esto se acelera en áreas severamente afectadas por la lluvia ácida . [52]

La meteorización acelerada del edificio puede ser una amenaza para el medio ambiente y la seguridad de los ocupantes. Las estrategias de diseño pueden moderar el impacto de los efectos ambientales, como el uso de pantallas de lluvia moderadas por presión, asegurando que el sistema HVAC sea capaz de controlar eficazmente la acumulación de humedad y seleccionando mezclas de concreto con contenido reducido de agua para minimizar el impacto de los ciclos de congelación-descongelación. [53]

Propiedades de suelos bien meteorizados

La roca granítica, que es la roca cristalina más abundante expuesta en la superficie de la Tierra, comienza a erosionarse con la destrucción de la hornblenda . La biotita luego se transforma en vermiculita y, finalmente, se destruyen la oligoclasa y la microclina . Todos se convierten en una mezcla de minerales arcillosos y óxidos de hierro. [31] El suelo resultante está empobrecido en calcio, sodio y hierro ferroso en comparación con el lecho de roca, y el magnesio se reduce en un 40% y el silicio en un 15%. Al mismo tiempo, el suelo está enriquecido en aluminio y potasio, al menos en un 50%; por el titanio, cuya abundancia se triplica; y por el hierro férrico, cuya abundancia aumenta en un orden de magnitud en comparación con el lecho rocoso. [54]

La roca basáltica se erosiona más fácilmente que la roca granítica, debido a su formación a temperaturas más altas y condiciones más secas. El tamaño de grano fino y la presencia de vidrio volcánico también aceleran la meteorización. En entornos tropicales, se degrada rápidamente a minerales arcillosos, hidróxidos de aluminio y óxidos de hierro enriquecidos con titanio. Debido a que la mayor parte del basalto es relativamente pobre en potasio, el basalto se meteoriza directamente en montmorillonita pobre en potasio y luego en caolinita . Donde la lixiviación es continua e intensa, como en las selvas tropicales, el producto final de la intemperie es la bauxita , el principal mineral del aluminio. Donde las lluvias son intensas pero estacionales, como en los climas monzónicos, el producto final de la intemperie es la laterita rica en hierro y titanio . [55]La conversión de caolinita en bauxita ocurre solo con lixiviación intensa, ya que el agua corriente del río está en equilibrio con la caolinita. [56]

La formación del suelo requiere entre 100 y 1000 años, un intervalo muy breve en el tiempo geológico. Como resultado, algunas formaciones muestran numerosos lechos de paleosuelos (suelo fósil). Por ejemplo, la Formación Willwood de Wyoming contiene más de 1000 capas de paleosuelos en una sección de 770 metros (2.530 pies) que representa 3,5 millones de años de tiempo geológico. Los paleosoles se han identificado en formaciones tan antiguas como Archean (más de 2.500 millones de años). Sin embargo, los paleosoles son difíciles de reconocer en el registro geológico. [57]Los indicios de que un lecho sedimentario es un paleosuelo incluyen un límite inferior gradacional y un límite superior agudo, la presencia de mucha arcilla, clasificación deficiente con pocas estructuras sedimentarias, clastos desgarrados en los lechos suprayacentes y grietas por desecación que contienen material de lechos superiores. [58]

El grado de meteorización de un suelo se puede expresar como el índice químico de alteración , definido como 100 Al
2O
3/(Alabama
2O
3 + CaO + Na
2O + K
2O) . Esto varía desde 47 para la roca de la corteza superior sin meteorizar hasta 100 para el material totalmente erosionado. [59]

Meteorización de materiales no geológicos

La madera puede erosionarse física y químicamente por hidrólisis y otros procesos relevantes para los minerales, pero además, la madera es muy susceptible a la intemperie inducida por la radiación ultravioleta de la luz solar. Esto induce reacciones fotoquímicas que degradan la superficie de la madera. [60] Las reacciones fotoquímicas también son importantes en el desgaste de la pintura [61] y los plásticos. [62]

Galería

  • Meteorización por sal de piedra de construcción en la isla de Gozo , Malta .

  • Desgaste salino de arenisca cerca de Qobustan , Azerbaiyán .

  • Esta pared de piedra arenisca del Pérmico cerca de Sedona, Arizona , Estados Unidos se ha degradado hasta convertirse en una pequeña alcoba .

  • Meteorización en un pilar de piedra arenisca en Bayreuth .

  • Efecto meteorológico de la lluvia ácida sobre estatuas.

  • Efecto de la intemperie en una estatua de piedra arenisca en Dresden, Alemania.

Ver también

  • Procesos eólicos  - Procesos debidos a la actividad eólica
  • Biorhexistasia
  • Endurecimiento de rocas
  • Descomposición  : proceso en el que las sustancias orgánicas se descomponen en materia orgánica más simple.
  • Cámara ambiental
  • Eluvium
  • Exfoliante de granito  - granito descamación de la piel como una cebolla (descamación) a causa de la erosión
  • Factores de la meteorización del polímero
  • Meteorito meteorológico
  • Pedogénesis  - Proceso de formación del suelo.
  • Meteorización inversa
  • Función de producción de suelo
  • Meteorización espacial
  • Meteorización esferoidal
  • Ensayos meteorológicos de polímeros
  • Acero  resistente a la intemperie: grupo de aleaciones de acero diseñadas para formar un acabado similar al óxido cuando se exponen a la intemperie.

Referencias

  1. ↑ a b Leeder, MR (2011). Sedimentología y cuencas sedimentarias: de la turbulencia a la tectónica (2ª ed.). Chichester, West Sussex, Reino Unido: Wiley-Blackwell. pag. 4. ISBN 9781405177832.
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