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Meteorización

La Meteorización es la rotura o la disgregación de una roca sobre la superficie de la Tierra, esto permite la formación de un manto de roca alterada denominado regolito. Igualmente se reconoce como concepto de meteorización, la preparación del material rocoso mediante diversos agentes que alteran las rocas. Estos agentes son, en general los meteoros, la temperatura, el agua, el hielo y el viento, entre otros. Para que estos agentes sean efectivos, la roca debe presentar debilidades estructurales en las condiciones litológicas.


Existen diferentes tipos de meteorización, según el agente que la cause, es así como se han descrito tres tipos de agentes básicos: físicos, químicos y biológicos, los cuales son responsables, respectivamente, de la meteorización mecánica, la meteorización química y la meteorización biológica.

Meteorización física o mecánica
La meteorización mecánica o física consiste en la ruptura de las rocas a causa de esfuerzos externos e internos causados por los meteoros. Son sinónimos del término meteorización, los términos de disgregación y fragmentación. La disgregación implica la ruptura de la roca en fragmentos más o menos grandes y angulosos pero sin modificación de la naturaleza mineralógica de la roca. Los calibres pueden ir desde la arcilla, a la marga, el limo, la arena, hasta los fragmentos de varios metros. La superficie de meteorización puede realizarse en capas, exfoliación, o grano a grano por desagregación granular. Los procesos más importantes son: termoclastia, gelifracción , hidroclastia , haloclastia y corrasión.



Fisuras y fragmentación de la roca debido a los
cambios bruscos de la temperatura en los
desiertos durante el día y la noche

Termoclastia

La termoclastia consiste en la fragmentación de la roca debido a los cambios de temperatura bruscos. Las dilataciones y las contracciones producidas por los cambios de temperatura, producen tensiones en las rocas que terminan por romperla. Para que se produzca esta ruptura son necesarios cambios bruscos en periodos muy cortos de tiempo, como los que se dan en los desiertos Áridos, pero también rocas, cuyo color y textura permitan una absorción y disminución de la radiación calorífica. Además, deben tener una composición mineralógica que permita diferencias de dilatación y contracción, para que las tensiones sean efectivas.

Las condiciones para que se produzca la termoclastia, son tan difíciles que no ha sido posible reproducirla en un laboratorio, por lo que en ocasiones se duda que sea un mecanismo natural, sin embargo en los desiertos cálidos sí parece funcionar, al menos en combinación con otros mecanismos. Este mecanismo produce fenómenos de exfoliación y desagregación granular.

Gelifracción o crioclastia
La gelifracción consiste en la fragmentación de la roca debido a las tensiones que produce la congelación y descongelación del agua en los huecos que presenta la roca. El aumento de volumen que produce el agua congelada sirve de cuña, lo que termina por romper la roca. Esto quiere decir, que para que la gelifracción funcione es necesario que existan frecuentes ciclos de hielo-deshielo lo que ocurre en las latitudes medias con procesos de tipo periglaciar. En las latitudes altas con procesos de tipo glaciar estas alternancias no se dan, ya que el período de congelación dura meses.

La gelifracción es el mecanismo más eficaz en las latitudes medias. Muchos investigadores la consideran como un tipo de termoclastia, pero al no ser las diferencias de temperatura lo que rompe la roca, sino un agente intermedio, el agua helada y deshelada, puede considerarse como un mecanismo aparte. La eficacia de la gelifracción depende de la naturaleza de la roca y puede pulverizarla en granos de tamaño limo, microgelifracción, o en bloques grandes y angulosos, macrogelifracción.

Hidroclastia
La hidroclastia consiste en la fragmentación de la roca debido a las tensiones que produce el aumento y reducción de volumen de determinadas rocas cuando se empapan y se secan. Normalmente, en este mecanismo la arcilla tiene una importancia decisiva. Los ciclos de humectación y secado son más lentos que los de hielo deshielo, pero más persistentes. La presión ejercida por la arcilla húmeda persiste mientras está húmeda. Durante la fase seca la arcilla se cuartea, presentando debilidades que pueden aprovechar otros agentes erosivos. En función del tamaño de los fragmentos se pueden distinguir la macrohidroclastia, en regiones que alternan arcillas masivas y calizas o areniscas y que presentan cuarteamientos muy grandes, y la microhidroclastia, en regiones de rocas cristalinas con algún grado de alteración, que forma limos.

Haloclastia
Consiste en la fragmentación de la roca debido a las tensiones que provoca el aumento de volumen que se producen en los cristales salinos. Estos se forman cuando se evapora el agua en las que están disueltos. Las sales, que están acogidas en las fisuras de las rocas, presionan las paredes, a manera de cuña, hasta romperlas. En realidad no son los cristales formados los que ejercen la presión suficiente para romper la roca, sino el aumento de volumen de los cristales al captar nuevos aportes de agua, que hacen crecer el cristal.

La haloclastia sólo funciona en los paí­ses altamente salinos y áridos, es decir en las franjas litorales y en las regiones muy áridas. El mecanismo es muy similar a la gelifracción, aunque su ámbito de incidencia es menor. Debido al reducido tamaño de los cristales salinos, este mecanismo apenas tiene importancia en las rocas con fisuras, sin embargo es muy efectivo en las rocas porosas, por lo que el material que se forma es de pequeño calibre: arenas, limos, margas y arcillas.

Corrasión
La corrasión implica denudación, es decir fragmentación y transporte del material, así­ que también se considera un agente de transporte. Es un proceso de erosión mecánica cuasados por golpes que producen los materiales que transporta un fluido (aire, agua o hielo) sobre una roca sana. La reiteración de los golpes termina por fragmentar tanto la roca sana como el proyectil. El resultado es la abrasión (des gaste por fricción) de la roca y la ablación (cortar, separar y quitar) de los materiales. La eficacia de la corrasión depende de la densidad y de la velocidad del fluido. Un fluido es más denso cuantos más materiales lleva en suspensión (carga). También es más eficaz en cuanto menos vegetación exista.


Meteorización química

La meteorización química es el conjunto de los procesos llevados a cabo por medio del agua o agentes gaseosos de la atmósfera como el oxígeno y el dióxido de carbono. Las rocas se disgregan más fácilmente gracias a este tipo de meteorización, ya que los granos de minerales pierden adherencia y se disuelven o desprenden mejor ante la acción de los agentes fí­sicos. La meteorización química puede llevarse a cabo mediante varios procesos tales como: disolución, hidratación, oxidación, hidrólisis, carbonatación y acción biológica.


Descamación de las rocas clásticas como consecuencia
de la meteorización química

Disolución:
Consiste en la incorporación de las moléculas de un cuerpo sólido a un disolvente como es el agua. Mediante este sistema, se disuelven muchas rocas sedimentarias compuestas por las sales que quedaron al evaporarse el agua que las contenía en solución.
Hidratación:
Es el proceso por el cual el agua se combina químicamente con un compuesto. Cuando las moléculas de agua se introducen a través de las redes cristalinas de las rocas se produce una presión que causa un aumento de volumen, el cual, en algunos casos puede llegar al 50%. Cuando estos materiales transformados se secan se produce el efecto contrario, se genera una contracción y se resquebrajan.
Oxidación:
La oxidación se produce por la acción del oxígeno, generalmente cuando es liberado en el agua. En la oxidación existe una reducción simultánea, ya que la sustancia oxidante se reduce al adueñarse de los electrones que pierde la que se oxida. Los sustratos rocosos de tonalidades rojizas, ocres o parduscas, se producen por la oxidación del hierro contenido en las rocas.
Hidrólisis:
Es la descomposición química de una sustancia por el agua, que a su vez también se descompone. En este proceso el agua se transforma en iones que pueden reaccionar con determinados minerales, los cuales rompen sus redes cristalinas. Este es el proceso que ha originado la mayoría de materiales arcillosos que se conocen.
Carbonatación:
Consiste en la capacidad del dióxido de carbono para actuar por si mismo, o para disolverse en el agua y formar ácido carbónico en pequeñas cantidades. El agua carbonatada reacciona con rocas cuyos minerales predominantes son calcio, magnesio, sodio o potasio, dando lugar a los carbonatos y bicarbonatos.
Acción biológica:
Los componentes minerales de las rocas pueden ser descompuestos por la acción de sustancias liberadas por organismos vivos, tales como ácidos nítricos, amoníacos y dióxido de carbono, que potencian la acción del agua como agente erosionante.


Productos de la meteorización

Los principales productos de la meteorización son: los clastos, geles y los iones, que son transportados hacia los medios de depósito. También son productos de la meteorización los minerales y las rocas. Los más extendidos son los regolitos y suelos, las lateritas y bauxitas, y los gossans.

Regolitos y suelos
La acción de los agentes atmosféricos sobre las rocas existentes en la superficie del planeta, produce un manto más o menos continuo de materiales intensamente alterados, de espesor variable y caracteres que dependen en detalle de diversos factores, entre los más importantes están la naturaleza de la roca original y el clima existente en la región. Se denomina regolito al conjunto de materiales producto directo de la meteorización de un sustrato. El proceso da origen a un conjunto de materiales relativamente homogéneo, formado por los fragmentos de la roca original, y de minerales neoformados durante el proceso (arcillas, carbonatos).


Perfil del suelo.
En el suelo se pueden distinguir 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 abundante de 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 hidráxidos de hierro que 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 cual 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.


Clasificación de los suelos.

La naturaleza de un suelo depende de gran número de factores, que se conjugan para dar origen a distintos tipos y 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 se verán a continuación.

Los suelos azonales son suelos cuyo origen está condicionado 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 el chernozem, 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, los cuales 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, entre otros); 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.
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, se estudiará 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. 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 se ha 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. En Venezuela se encuentran los yacimientos de grano grueso ubicados al norte de la Falla de El Pao en el Estado Bolívar (Cerro El Pao, Cerro Gutiérrez, Cerro La Imperial, Cerro Las Grullas, Cerro Piacoa.

Las bauxitas son muy similares a las lateritas, pero enriquecidas principalmente con 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, debido a la presencia de hidróxidos de hierro. Uno de los yacimientos más importante de Venezuela se encuentra en la región de Los Pijiguaos a 130 Km al sur de Caicara y a 35 Km al este del Río Orinoco.

Gossans.

Con este nombre se conocen también las monteras de alteración de algunos yacimientos de sulfuros: cuando éstos quedan sometidos a la acción de la intemperie. En el gossans se pueden diferenciar tres grandes zonas, de abajo arriba:

     • Zona primaria, que corresponde a los        sulfuros inalterados.

     • Zona de cementación, situada por debajo        del nivel freático, en la cual 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: 1) la situada por   debajo de la superficie, en la que aún se pueden   tener otros compuestos metálicos oxidados, como   sultatos, cloruros y 2) 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.

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 debe 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, feldespato y caolín. 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 elaborados por la humanidad 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, y otros.

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 contaminada. Al igual que en todos los casos que se ha 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).

Otro factor implicado es la contaminación urbana, que favorece especialmente los fenómenos químicos (disolución e 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 alvéolos, característico de ciertos materiales, sobre todo si son porosos.
Excavaciones y cavernas
A diferencia del anterior, son de carácter individual, desarrollándose puntualmente, bien por erosión local de la roca, o 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 está 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.

En definitiva, todos estos fenómenos hacen que la conservación de los monumentos sea un campo en el que el conocimiento de la roca y de sus caracterí­sticas, así como de los procesos de meteorización activos en cada zona concreta tenga una gran importancia, suponiendo una necesidad que debe ser cubierta por técnicos en mineralogía y petrografía.

 
 

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