Geología

Procesos geológicos

Se llama meteorización a la descomposición de minerales y rocas que ocurre sobre o cerca de la superficie terrestre cuando estos materiales entran en contacto con la atmósfera, hidrosfera y la biosfera. Sin embargo existen varias definiciones más, lo que ha hecho que el término signifique diferentes cosas para distintos científicos.¹ Ejemplo de otras definiciones son:

La meteorización representa la respuesta de minerales que estaban en equilibrio a profundidades variables en la litosfera a condiciones de la superficie terrestre o cerca de esta. En este lugar los minerales entran en contacto con la atmósfera, hidrosfera ybiosfera originando cambios, generalmente irreversibles, que los tornan hacia un estado más clástico o plástico de manera que aumenta el volumen, disminuye la densidad y el tamaño de las partículas además de formase nuevos minerales que son más estables bajo las condiciones de interfaz.

Chorley et al.²

Ejemplo de una roca meteorizada. Se observa que su exterior se ha oxidado producto de meteorización química y además se ha partido en dos probablemente debido a meteorización física.

La meteorización es la desintegración y descomposición de las rocas, que originan, in situ, una masa de derrubios.

E.J. Monkhouse³

Es el proceso o grupo de procesos destructivos mediante los cuales materiales terrosos o rocosos cambian de color, textura, composición, firmeza o forma al ponerse en contacto con agentes atmosféricos, todo esto con poco o nada de transporte del material aflojado o alterado.

Glossary of Geology⁴

Existen principalmente dos tipos de meteorización: la meteorización química y la meteorización física.⁵ A veces se incluye la meteorización biológica como un tercer tipo.¹ La meteorización se considera como un proceso exógeno y es importante entre otras cosas para el estudio de las formas del relieve y también para entender los suelos y sus nutrientes.⁵

Se pueden considerar los 100 °C y 1 kbar como la temperatura y presión máxima bajo las cuales la meteorización ocurre.- ...................................................:http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especial:Libro&bookcmd=download&collection_id=133665a5feac8258ef2c1b62b8b88bf467d8ff07&writer=rdf2latex&return_to=Meteorizaci%C3%B3n

Productos de la meteorización

    Hemos visto a lo largo del tema anterior como se produce la meteorización, y cuales son sus principales productos: los clastos, geles e iones, que son transportados hacia los medios de depósito. Pero hay minerales y rocas que son producto de estos procesos, produciéndose una acumulación in situ característica. Los más extendidos son los regolitos y suelos, las lateritas y bauxitas, y los gossans. También nos vamos a referir dentro de esta tema a los procesos de degradación de la piedra natural, lo que recibe el nombre genérico de "mal de la piedra".

Regolitos y suelos
La acción de los agentes atmosféricos sobre las rocas existentes en la superficie del planeta produce unos cambios en su naturaleza cuyo alcance hemos visto en el tema anterior. El resultado es la formación de un manto más o menos continuo de materiales intensamente alterados, de espesor variable y caracteres que dependen en el detalle de diversos factores, entre los que los más importantes son la naturaleza de la roca original y el clima existente en la región.
Denominamos regolito al conjunto de materiales producto directo de la meteorización de un sustrato. Se trata de un conjunto de materiales relativamente homogéneo, formado por los fragmentos de la roca original, y de minerales neoformados durante el proceso (arcillas, carbonatos).
Por su parte, recibe el nombre de suelo este mismo conjunto cuando aparece estructurado, es decir, dividido en una serie de bandas u horizontes, que se originan durante la evolución geológica y biológica del regolito.
Esta diferencia explica el que al "suelo" de otros planetas, como el de nuestro satélite, la Luna, no se le denomine así, sino regolito: se trata de una acumulación no estructurada de polvo cósmico y de materiales procedentes de la trituración de rocas de la superficie planetaria como resultado del impacto de meteoritos.
Los regolitos y suelos están formados por componentes sólidos, líquidos y gaseosos, además de un importante componente orgánico. Los componentes sólidos son los fragmentos de rocas y minerales procedentes de la meteorización. Los líquidos, el agua de infiltración, más o menos cargada de sales en disolución. Los gaseosos corresponden a aire atrapado en los poros del componente sólido, más o menos oxigenado cuanto mejor sea la porosidad del material. La materia orgánica corresponde a restos de la descomposición de organismos (vegetales y animales), más o menos transformada en ácidos húmicos, pero también materia viva: raíces de plantes, y microflora bacteriana saprofítica.
El suelo se utiliza con fines agrícolas, ganaderos y como reserva forestal; son muy importantes las modificaciones debidas al uso urbano de éste. Las actividades industriales, urbanas, agrícolas y ganaderas implican la existencia de residuos tóxicos o desechos peligrosos para los suelos y el agua. Los responsables de las explotaciones industriales, ganaderas y agrarias deben asegurar un tratamiento de desechos en los lugares adecuados a fin de degradar en el menor grado posible su valor ecológico y permitir su utilización posterior.
Perfil del suelo
Como ya hemos referido, cuando un regolito aparece estructurado recibe el nombre de suelo. Salvo en situaciones muy concretas, o en regolitos muy recientes, normalmente esta estructuración aparece desarrollada al menos en sus términos básicos. Es decir, que cuando observamos este manto de alteración existente bajo la superficie de cualquier punto de nuestro planeta, podemos ver que está formado por una serie de capas u horizontes, distribuidos de forma aproximadamente paralela a la superficie topográfica. Se pueden diferenciar tres horizontes principales, que se designan como A, B y C.
El horizonte A es el más superficial, y se caracteriza por su color oscuro, debido a la presencia en el mismo de abundante materia orgánica. Además, es el más intensamente afectado por los procesos de disolución, que arrastran sus iones hacia horizontes más profundos, por lo que se le conoce también como horizonte de lixiviación o de lavado.
El horizonte B recibe también el nombre de horizonte de acumulación, porque en él se produce el depósito de iones procedentes del lavado del A. Se caracteriza por la abundancia de componentes minerales, que pueden ser tanto arcillas, producto de la meteorización de la roca, como sales precipitadas: carbonato cálcico e hidróxidos de hierro son los más comunes.
El horizonte C es el formado directamente sobre la roca, por lo que está constituido mayoritariamente por fragmentos más o menos alterados y estructurados de ésta.
El proceso de formación del suelo recibe el nombre de edafogénesis. El proceso comienza con la formación de un regolito, sobre el que se implanta la vegetación y se produce la vida y muerte de animales y plantas. La acumulación de esta materia orgánica, y los procesos de lavado superficial producen la diferenciación de un suelo AC. Con el tiempo se llegan a desarrollar los procesos de transporte y meteorización avanzada que dan origen al horizonte de acumulación (B), formándose el característico suelo completo ABC (ver figura).
Clasificación de los suelos
La naturaleza de un suelo depende de gran número de factores, que se conjugan para dar origen a distintos tipos, que pueden clasificarse de maneras muy diversas. Una clasificación básica es la que divide los suelos en dos grandes grupos: zonales y azonales.
Los suelos zonales son suelos maduros, en cuya evolución juega un papel primordial el clima, con el que se encuentran en equilibrio. Es por ello que su distribución geográfica suele presentar un carácter regional, en respuesta a la distribución de la vegetación y las regiones climáticas. Pertenecen a esta categoría, entre otros:

• Suelos en zonas polares. Las bajas temperaturas reinantes en estas zonas hacen que la meteorización química sea poco activa. La mayor parte del suelo se encuentra permanentemente helado (permafrost) y sólo la parte superficial del mismo (mollisuelo) llega a deshelarse durante el verano. En este último, los hielos y deshielos provocan deslizamientos de partículas, que unido a la existencia del permafrost a partir de los dos o tres metros de profundidad, impiden la formación de los diferentes horizontes edáficos. Además, en determinadas zonas el permafrost presenta hidratos de gas (los denominados clatratos), que constituyen un posible recurso geológico para la obtención de metano.
• Suelos de latitudes medias cálidas. Son propios de regiones de clima mediterráneo, y pueden ser de varios subtipos: suelos pardos mediterráneos, con un horizonte A decolorado y horizonte B rico en arcilla y de color pardo rojizo; suelos rojos mediterráneos, típicos de condiciones más áridas, y con un horizonte B de color rojizo; costras calcáreas o caliches, propios de regiones áridas o semiáridas, sin horizonte A y con un horizonte B formado por una costra o escudo de carbonato cálcico.
• Suelos de latitudes medias frías. En estas regiones se forman los suelos de tipo podsol, con un horizonte B que incluye un nivel oscuro de acumulación de humus y óxidos de hierro. En regiones algo menos frías se forman las tierras pardas, con un característico horizonte B de color pardo.
• Suelos de latitudes bajas. En climas tropicales muy húmedos, con gran intensidad y larga duración de la meteorización química, se forman suelos con un horizonte B de gran espesor, muy compactos y resistentes, y enriquecidos en óxidos de hierro y aluminio: las lateritas y bauxitas que veremos a continuación.

Los suelos azonales son suelos cuya génesis está condicionada principalmente por un factor particular distinto al climático, y que puede ser el litológico o el topográfico. Entre los condicionados por la litología de la roca subyacente se encuentran la rendzina, un suelo oscuro que se desarrolla sobre calizas; el ranker, similar al anterior pero formado sobre rocas silicatadas, como el granito o la pizarra, o elchernozem, formado sobre el loess, y caracterizado por un horizonte A de gran espesor.

Entre los condicionados por la topografía se encuentran los suelos hidromorfos o gleys, propios de zonas encharcadas, o los suelos aluviales, que se forman sobre los sedimentos de las llanuras de inundación de los ríos.
Paleosuelos
Son suelos formados en un pasado geológico, que se han preservado de la acción erosiva por parte de los agentes externos y han quedado fosilizados dentro de una secuencia sedimentaria. Al tratarse de la parte más superficial y alterada del sustrato rocoso, los suelos son susceptibles de ser erosionados, lo que dificulta su presencia en el registro geológico. Los suelos que con más facilidad pueden conservarse, son aquellos que presentan un perfil con niveles resistentes (lateritas, costras calcáreas, etc.); aunque en ciertas condiciones suelos poco resistentes pueden también llegar a conservarse.
Debido al condicionamiento climático que presentan los suelos, el estudio de las características de los paleosuelos permite conocer las condiciones climáticas que reinaron en el pasado, durante su formación.
Lateritas y bauxitas
Como acabamos de ver, las lateritas y bauxitas corresponden en realidad a un tipo particular de suelo, desarrollado en condiciones específicas: en climas tropicales, con temperaturas medias altas, y con alta pluviosidad. Un carácter también necesario para el desarrollo de estos suelos peculiares es la topografía plana, por favorecer la permanencia del agua en el suelo, y retardar los procesos erosivos sobre el mismo. Por su interés minero, los estudiamos de forma específica.
Las lateritas se pueden definir como horizontes edáficos fuertemente enriquecidos en óxidos e hidróxidos de hierro, como consecuencia de la acumulación de estos componentes en respuesta a la meteorización química avanzada de una roca que ya previamente mostraba un cierto enriquecimiento en este componente.
Están formadas mayoritariamente por hidróxidos y óxidos de hierro (goethita, lepidocrocita, hematites), a menudo acompañado de sílice o cuarzo, y de hidróxidos de aluminio y manganeso. En general estos minerales se disponen en agregados terrosos o crustiformes, formando capas de espesor muy variable, que puede llegar a la decena de metros.
Se forman en zonas de relieve horizontal sobre rocas ricas en hierro, fundamentalmente sobre rocas ígneas básicas o ultrabásicas, ricas en minerales ferromagnesianos como el olivino o el piroxeno. La hidrólisis de estos minerales, a través de serpentina y clorita fundamentalmente, produce como productos finales óxidos/hidróxidos de hierro, sílice, y sales solubles de Mg y Ca (procedente de clinopiroxeno). Algunos de los componentes minoritarios de estos minerales (Ni, Cr, Co) pueden también concentrarse en la laterita, aumentando sus posibilidades mineras.
De las lateritas se extrae fundamentalmente hierro, a menudo enriquecido, como hemos mencionado, en elementos metálicos refractarios. Algunos de los yacimientos de hierro más importantes del mundo son de este tipo, como los del estado de Minas Gerais, en Brasil.
Las bauxitas son muy similares a las lateritas, pero enriquecidas preferencialmente en hidróxidos de aluminio, debido a que se forman sobre rocas previamente enriquecidas en este elemento.
Los minerales que forman las bauxitas son bohemita, diasporo y gibsita, a menudo acompañados de hidróxidos de hierro, óxidos de hierro y titanio (hematites, rutilo), y minerales arcillosos, fundamentalmente caolinita. Al igual que en las lateritas, estos minerales se asocian en agregados terrosos y crustiformes, así como bandeados, brechoides, pisolíticos. Suelen presentar coloraciones claras, a menudo con tonalidades rojizas, debidas a la presencia de hidróxidos de hierro.
Su composición química es variable en el detalle, y nos define su calidad industrial. En especial su relación Al₂O₃/SiO₂ y su contenido en Fe₂O₃ permiten su clasificación detallada y comercial. Especial interés tiene el parámetro ALFA, cuya fórmula es la siguiente:
ALFA = [0.85 · (%SiO₂ – (%Al₂O₃)]/%Al₂O₃ Este parámetro define aproximadamente el exceso o déficit de alúmina de un material respecto a una caolinita, afectado por un signo negativo, y permite clasificar los materiales bauxíticos en las siguientes categorías:

• Bauxitas: ALFA entre –1 y –0.75
• Bauxitas arcillosas: ALFA entre –0,75 y –0.50
• Arcillas bauxíticas: ALFA entre –0,50 y –0.25
• Arcillas poco bauxíticas: ALFA entre –0,25 y 0.00
• Materiales arcillosos: ALFA entre 0.00 y 0.25
• Materiales detríticos: ALFA 0.25

Se forman sobre rocas ricas en minerales alumínicos, y en concreto, sobre rocas ígneas ácidas, ricas en feldespatos (granitos, sienitas), o sobre rocas sedimentarias arcillosas (lutitas) o sobre rocas metamórficas ricas en moscovita (esquistos, micasquistos). También pueden formarse sobre calizas, como consecuencia de la disolución de estas, que deja un residuo arcilloso (terra rossa) cuya meteorización a su vez puede dar lugar a la bauxita.

Las bauxitas se explotan para la extracción metalúrgica del aluminio, del que son la única mena. Los principales yacimientos de bauxitas se localizan en Australia, Brasil, Guayana, Surinam.
Gossans
Con este nombre de gossan se conocen también las monteras de alteración de algunos yacimientos de sulfuros: cuando éstos quedan sometidos a la acción de la intemperie, sufren una serie de procesos supergénicos con zonación vertical, de la forma indicada en la figura adjunta, que muestra un esquema típico de un gossan, en el que se pueden diferenciar tres grandes zonas, de abajo arriba:

• Zona primaria, que corresponde a los sulfuros inalterados.
• Zona de cementación, que es la situada por debajo del nivel freático, en la que se producen enriquecimientos en sulfuros de cobre de tipo calcosina – covellina.
• Zona de oxidación, comprendida entre el nivel freático y la superficie, y caracterizada por un muy importante enriquecimiento en óxidos e hidróxidos de hierro. Se puede considerar subdividida en dos subzonas: la situada por debajo de la superficie, en la que aún podemos tener otros compuestos metálicos oxidados, como sultatos, cloruros..., y la zona superficial o de gossan propiamente dicho, formada por una acumulación masiva de hidróxidos de hierro. En conjunto, por tanto, se caracteriza por un importante enriquecimiento en hidróxidos de hierro tipo goethita, lavado de Zn y Cu fundamentalmente, y concentración diferencial del oro y la plata, que, además, pasan de estar como impurezas en las redes cristalinas de los sulfuros, a estar como elementos nativos, lo que favorece su explotabilidad.

La formación de un gossan implica la alteración de los sulfuros, lo que a su vez implica que el azufre de éstos pasa a forma de sulfatos solubles, que se liberan en el medio ambiente produciendo fenómenos de acidificación de aguas, similares a los que se producen cuando se liberan en la superficie del terreno sulfuros, durante la minería. De hecho, algunas escombreras romanas de la Faja Pirítica Ibérica son auténticos gossans, ya que en ellas se han producido los mismos fenómenos que en los gossans naturales, incluyendo la liberación y concentración de oro.
Otra cuestión a considerar es que este proceso de alteración implica la liberación de aniones sulfato al medio ambiente, que producen una importante acidificación de las aguas procedentes de áreas en las que existen este tipo de yacimientos. Además, a menudo esta agua contienen proporciones variables de metales pesados, que pueden quedar dispersos también en el medio, produciendo algunos de ellos efectos tóxicos para los seres vivos. La minería favorece aún más este proceso, exponiendo a la intemperie una mayor proporción de sulfuros inalterados.
Otros yacimientos residuales
La destrucción de las rocas es siempre un proceso diferencial: determinados minerales de las rocas se descomponen o solubilizan con facilidad, mientras que otros pueden permanecer inalterados durante periodos mucho más largos. Ello condiciona que el proceso de meteorización pueda dar origen a yacimientos minerales caracterizados por la facilidad con la que es posible separar el mineral o minerales de interés económico, que no se da cuando la roca está sana. Para que se produzca se ha de dar una conjunción de factores litológicos y climáticos que favorezcan la degradación de los minerales sin interés, pero que no afecte al mineral o minerales explotables.
Algunos ejemplos de este tipo son los yacimientos de granate de la zona del Hoyazo de Níjar, en Almería, en la que la alteración generalizada de la roca que los contiene permite la explotación de este mineral, o algunos yacimientos de feldespato sobre rocas ígneas fuertemente alteradas, en las que el clima favorece la destrucción del resto de los minerales de éstas, pero no del feldespato, o los yacimientos de caolín que se originan sobre este mismo tipo de rocas cuando la destrucción de los feldespatos es el fenómeno predominante.
En general los yacimientos de este tipo suelen presentar morfologías planares y paralelas a la superficie del terreno, similar a la de los suelos, debido precisamente a su similar proceso genético.
Alteración de los monumentos
La mayor parte de los monumentos construidos por el hombre están construidos con piedra natural o la incluyen como elemento auxiliar. Entre las rocas más utilizadas para ello se encuentran rocas de alta resistencia a la meteorización, como el granito, pero también otras como la arenisca, o la caliza, que son rápidamente afectadas por los fenómenos de intemperie. Además, otros productos de origen natural también se emplean, más o menos transformados, para ello: es el caso de los morteros, argamasas, o incluso los ladrillos, tejas, etc. La degradación que sufren estos componentes de las edificaciones se conocen con el nombre genérico de mal de la piedra, y es un problema que cada vez se hace mayor, sobre todo debido a que la atmósfera urbana cada vez está más degradada por la presencia de mayores concentraciones de contaminantes, cuyo efecto sobre estos materiales es devastador.
Al igual que en todos los casos que hemos visto hasta ahora, el grado de evolución del proceso tiene un triple control: el litológico (el tipo de roca, que favorece o no la meteorización que la afecta) el climático (los climas más templados y húmedos son los que más favorecen este tipo de procesos), y el tiempo (los monumentos más antiguos están más degradados que los más recientes, a igualdad de los demás factores). A este se une, como ya hemos referido, el factor implicado en la contaminación urbana, que favorece especialmente los fenómenos químicos (disolución, hidrólisis...).
Los principales procesos que se reconocen en relación con este fenómeno de la alteración de los monumentos son:

• Formación de pátinas: son costras superficiales, que a su vez pueden ser de suciedad, cromáticas o biogénicas.
• Formación de depósitos superficiales. También pueden tener diversos orígenes, desde eflorescencias salinas, pasando por acumulaciones de suciedad, hasta origen biológico.
• Alveolización: Consiste en la formación de una red bastante continua de huecos u alveolos, característico de ciertos materiales, sobre todo si son porosos.
• Excavaciones y cavernas. A diferencia del anterior, son de carácter individual, desarrollándose puntualmente o bien por erosión local de la roca, o bien por la presencia previa en la roca de huecos.
• Erosiones superficiales. Son consecuencia de una desagregación de los granos de rocas como la arenisca o el granito.
• Disgregación. Similar al anterior, pero sobre rocas de tipo químico, en la que los granos no se individualizan con facilidad (caso de las calizas).
• Fragmentación. Es la formación de fracturas, bien nuevas, porque la pieza esté sometida a grandes tensiones en su colocación, bien porque presentaba fracturas previas que se reabren o reactivan.
• Separación en placas. A menudo algunas rocas se descaman en placas, como consecuencia de su naturaleza laminada y la desagregación de estas láminas.
• Humectación: acumulación de suciedad y humedad ligada a rocas muy porosas en climas muy húmedos.
• Acción antrópica: es muy variada, desde las acciones físicas (colocación de letreros, etc.) hasta la química (pintadas, y posterior uso de disolventes para eliminarlas).
• Pérdidas de material. A menudo, como consecuencia de la suma de procesos, llegan a desaparecer completamente algunos elementos; ladrillos, morteros, bloques de piedra...