Desgaste
Deterioro de rocas y minerales por exposición a los elementos.
Un arco natural producido por la erosión de rocas meteorizadas de forma diferencial en Jebel Kharaz ( Jordania )
Parte de una serie sobre
Geología
Ciencia de la Tierra sólida
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Leyes, principios, teorías
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Geología planetaria
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La meteorización es el deterioro de rocas , suelos y minerales (así como de madera y materiales artificiales) a través del contacto con el agua, los gases atmosféricos , la luz solar y los organismos biológicos. Ocurre in situ (en el sitio, con poco o ningún movimiento), por lo que es distinta de la erosión , que implica el transporte de rocas y minerales por agentes como el agua , el hielo , la nieve , el viento , las olas y la gravedad .

Los procesos de meteorización pueden ser físicos o químicos. El primero implica la descomposición de rocas y suelos a través de efectos mecánicos como el calor, el agua, el hielo y el viento. El segundo abarca las reacciones del agua, los gases atmosféricos y las sustancias químicas producidas biológicamente con las rocas y los suelos. El agua es el principal agente detrás de ambos tipos, [1] aunque el oxígeno atmosférico y el dióxido de carbono y las actividades de los organismos biológicos también son importantes. [2] La meteorización química biológica también se denomina meteorización biológica. [3]

Los materiales que quedan después de que la roca se descompone se combinan con material orgánico para crear el suelo . Muchos de los accidentes geográficos y paisajes de la Tierra son el resultado de la erosión, la meteorización y la redeposición. La meteorización es una parte crucial del ciclo de las rocas ; la roca sedimentaria , producto de la meteorización, cubre el 66% de los continentes de la Tierra y gran parte del fondo oceánico . [4]

Físico

La meteorización física , también llamada meteorización mecánica o desagregación , es la clase de procesos que causan la desintegración de las rocas sin cambio químico. La meteorización física implica la descomposición de las rocas en fragmentos más pequeños a través de procesos como la expansión y la contracción, principalmente debido a los cambios de temperatura. Dos tipos de descomposición física son la meteorización por congelación-descongelación y la fracturación térmica. La liberación de presión también puede causar meteorización sin cambio de temperatura. Por lo general, es mucho menos importante que la meteorización química, pero puede ser significativa en entornos subárticos o alpinos. [5] Además, la meteorización química y física a menudo van de la mano. Por ejemplo, las grietas extendidas por la meteorización física aumentarán el área de superficie expuesta a la acción química, amplificando así la tasa de desintegración. [6]

La erosión por heladas es la forma más importante de erosión física. Le sigue en importancia la erosión por las raíces de las plantas, que a veces penetran en las grietas de las rocas y las abren. La excavación de gusanos u otros animales también puede contribuir a la desintegración de las rocas, al igual que el "arranque" de los líquenes. [7]

Helada

Una roca en Abisko , Suecia, fracturada a lo largo de juntas existentes , posiblemente por erosión por heladas o estrés térmico.

La meteorización por heladas es el nombre colectivo de aquellas formas de meteorización física que son causadas por la formación de hielo dentro de afloramientos rocosos. Durante mucho tiempo se creyó que la más importante de ellas era el acuñamiento por heladas , que resulta de la expansión del agua intersticial cuando se congela. Un creciente cuerpo de trabajo teórico y experimental sugiere que la segregación de hielo, por la cual el agua superenfriada 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 un 9,2%. Esta expansión puede generar teóricamente presiones superiores a 200 megapascales (29.000 psi), aunque un límite superior más realista es de 14 megapascales (2.000 psi). Esto sigue siendo mucho mayor que la resistencia a la tracción del granito, que es de unos 4 megapascales (580 psi). Esto hace que el acuñamiento por congelación, 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 congelación. El hielo simplemente se expandirá fuera de una fractura abierta recta antes de poder generar una presión significativa. Por lo tanto, el acuñamiento por congelación solo puede tener lugar en fracturas pequeñas y tortuosas. [5] La roca también debe estar casi completamente saturada de agua, o el hielo simplemente se expandirá en los espacios de aire en la roca no saturada sin generar mucha presión. Estas condiciones son lo suficientemente inusuales como para que sea poco probable que el acuñamiento por congelación sea el proceso dominante de la meteorización por congelación. [10] El efecto cuña de las heladas es más eficaz cuando hay ciclos diarios de fusión y congelación de rocas saturadas de agua, por lo que es poco probable que sea significativo en los trópicos, en las regiones polares o en los climas áridos. [5]

La segregación de hielo es un mecanismo menos conocido de meteorización física. [8] Se produce porque los granos de hielo siempre tienen una capa superficial, a menudo de apenas unas 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 prefundida tiene propiedades inusuales, incluida una fuerte tendencia a atraer agua por acción capilar 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 que la que es probable con el acuñamiento por congelación. Este mecanismo es más efectivo en rocas cuya temperatura promedio está justo por debajo del punto de congelación, de −4 a −15 °C (25 a 5 °F). La segregación de 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 separan la roca. [9]

Estrés térmico

La meteorización por estrés térmico es el resultado de la expansión y contracción de la roca debido a los cambios de temperatura. La meteorización por estrés térmico es más eficaz cuando la parte calentada de la roca está reforzada por la roca circundante, de modo que puede expandirse en una sola dirección. [12]

La meteorización por estrés térmico comprende dos tipos principales: choque térmico y fatiga térmica . El choque térmico se produce cuando las tensiones son tan grandes que la roca se agrieta inmediatamente, pero esto es poco común. Más típico es la fatiga térmica, en la que las tensiones no son lo suficientemente grandes como para causar una falla 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 una gran amplitud térmica diurna , calurosa durante el día y fría durante la noche. [13] Como resultado, a la meteorización por estrés térmico a veces se la 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 una rápida meteorización por estrés térmico. [14]

Los geólogos han desestimado durante mucho tiempo la importancia de la meteorización por estrés térmico [5] [9], basándose en experimentos realizados a principios del siglo XX que parecían demostrar que sus efectos no eran importantes. Desde entonces, estos experimentos han sido criticados por ser poco realistas, ya que las muestras de roca eran pequeñas, estaban pulidas (lo que reduce la nucleación de las 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 producen en entornos naturales. Los experimentos también fueron más sensibles al choque térmico que a la fatiga térmica, pero es probable que la fatiga térmica sea el mecanismo más importante en la naturaleza. Los geomorfólogos han comenzado a volver a enfatizar la importancia de la meteorización por estrés térmico, en particular en climas fríos [12] .

Liberación de presión

Láminas de granito exfoliadas en Texas, posiblemente causadas por liberación de presión

La liberación o descarga de presión es una forma de erosión física que se observa cuando se exhuma una roca profundamente enterrada . Las rocas ígneas intrusivas, como el granito , se forman en las profundidades de la superficie de la Tierra. Están bajo una presión tremenda debido al material rocoso suprayacente. 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 entonces a expandirse. La expansión establece tensiones que hacen que se formen fracturas paralelas a la superficie de la roca. Con el tiempo, las láminas 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 laminación . [15]

Al igual que en el caso de la erosión térmica, la liberación de presión es más eficaz en rocas con contrafuertes. En este caso, la tensión diferencial dirigida hacia la superficie sin contrafuertes puede alcanzar los 35 megapascales (5100 psi), suficiente para romper la roca con facilidad. Este mecanismo también es responsable del desconchado en minas y canteras, y de la formación de diaclasas en afloramientos rocosos. [16]

El retroceso de un glaciar suprayacente también puede provocar exfoliación debido a la liberación de presión, que puede verse potenciada por otros mecanismos físicos de desgaste. [17]

Crecimiento de cristales de sal

Tafoni en el parque estatal Salt Point , condado de Sonoma, California

La cristalización de la sal (también conocida como meteorización salina , acuñamiento salino 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 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 eficaces para producir meteorización salina. La meteorización salina también puede tener lugar cuando la pirita en la roca sedimentaria se meteoriza químicamente hasta convertirse en sulfato de hierro (II) y yeso , que luego cristalizan como lentes de sal. [9]

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

Relación biomecánica

Los organismos vivos pueden contribuir a la erosión mecánica, así como a la erosión química (véase § Erosión biológica más abajo). Los líquenes y los musgos crecen en superficies rocosas esencialmente desnudas y crean un microambiente químico más húmedo. La adhesión de estos organismos a la superficie de la roca mejora la descomposición física y química de la microcapa superficial de la roca. Se ha observado que los líquenes desprenden granos minerales de la pizarra desnuda con sus hifas (estructuras de unión similares a raíces), un proceso descrito como arrancamiento , [15] y tiran de los fragmentos hacia su cuerpo, donde luego los fragmentos experimentan un proceso de erosión química no muy diferente a la digestión. [19] A mayor escala, las plántulas que brotan en una grieta y las raíces de las plantas ejercen presión física, además de proporcionar una vía para la infiltración de agua y productos químicos. [7]

Químico

Comparación entre piedra caliza no meteorizada (izquierda) y meteorizada (derecha)

La mayoría de las rocas se forman a temperaturas y presiones elevadas, y los minerales que las componen suelen ser 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 una resistencia químicamente inalterada . En efecto, la meteorización química cambia el conjunto original de minerales de la roca en un nuevo conjunto de minerales que está en un equilibrio más cercano con las condiciones de la superficie. El verdadero equilibrio rara vez se alcanza, 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 niveles de equilibrio. Esto es particularmente cierto en entornos tropicales. [20]

El agua es el principal agente de la meteorización química, ya que convierte muchos minerales primarios en minerales arcillosos u óxidos hidratados mediante reacciones que se denominan en conjunto hidrólisis . El oxígeno también es importante, ya que actúa oxidando muchos minerales, al igual que el dióxido de carbono, cuyas reacciones de meteorización se denominan carbonatación . [21]

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

Disolución

Muestras de núcleos de piedra caliza en diferentes etapas de meteorización química, desde muy alta a poca profundidad (abajo) hasta muy baja a mayor profundidad (arriba). La piedra caliza ligeramente meteorizada muestra manchas marrones, mientras que la piedra caliza muy meteorizada pierde gran parte de su contenido mineral de carbonato, dejando atrás arcilla. Núcleo de perforación de piedra caliza extraído del depósito carbonatado de West Congolian 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 nueva sustancia sólida. [23] El agua de lluvia disuelve fácilmente minerales solubles, como la halita o el yeso , pero también puede disolver minerales muy 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

SiO2 + 2H2O → H4SiO4​​​

El cuarzo disuelto toma la forma de ácido silícico .

Una forma particularmente importante de disolución es la disolución de carbonatos, en la que el dióxido de carbono atmosférico mejora la meteorización de la solución. La disolución de carbonatos afecta a las rocas que contienen carbonato de calcio , como la piedra caliza y la tiza . Tiene lugar cuando el agua de lluvia se combina con 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 retiene más gas de dióxido de carbono disuelto (debido a la solubilidad retrógrada de los gases). Por lo tanto, la disolución de carbonatos es una característica importante de la meteorización glacial. [26]

La disolución de carbonato implica los siguientes pasos:

CO2 + H2O → H2CO3​​​
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 carbonatos en la superficie de una piedra caliza bien unida produce un pavimento de piedra caliza diseccionado . Este proceso es más eficaz a lo largo de las juntas, 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 hay gases como el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno presentes en la atmósfera. 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 , proviene de erupciones volcánicas o de combustibles fósiles, y puede convertirse en ácido sulfúrico dentro del agua de lluvia, lo que puede causar la erosión por disolución de las rocas sobre las que cae. [28]

Hidrólisis y carbonatación

Meteorización de olivino a iddingsita dentro de un xenolito del manto

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

Mg2SiO4 + 4 H2O ⇌ 2 Mg ( OH ) 2 + H4SiO4
forsterita + agua ⇌ brucita + ácido silícico

La mayor parte de la hidrólisis durante la meteorización de los minerales es 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 los minerales difieren en fuerza, y los más débiles serán atacados primero. El resultado es que los minerales en la roca ígnea se meteorizan aproximadamente en el mismo orden en el que se formaron originalmente ( serie de reacción de Bowen ). [31] La fuerza relativa de los enlaces 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 sólo una guía aproximada del orden de meteorización. 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 dar lugar a la erosión de los minerales primarios en minerales carbonatados secundarios. [34] Por ejemplo, la erosión de la forsterita puede producir magnesita en lugar de brucita a través de la reacción:

Mg2SiO4 + 2CO2 + 2H2O ⇌ 2MgCO3 + H4SiO4​​​​​
forsterita + dióxido de carbono + agua ⇌ magnesita + ácido silícico en solución

El ácido carbónico se consume por la erosión del silicato , lo que da lugar a soluciones más alcalinas debido al bicarbonato . Esta es una reacción importante para controlar la cantidad de CO2 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 arcilloso) + ácido silícico en solución + iones de potasio y bicarbonato en solución

Oxidación

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

En el ambiente de meteorización, se produce la oxidación química de una variedad de metales. La más comúnmente observada es la oxidación de Fe2 + ( hierro ) por oxígeno y agua para formar óxidos e hidróxidos de Fe3 + como goethita , limonita y hematita . Esto da a las rocas afectadas una coloración marrón rojiza en la superficie que se desmorona fácilmente y debilita la roca. Muchos otros minerales y menas metálicas se oxidan e hidratan para producir depósitos coloreados, al igual que el azufre durante la meteorización de minerales de sulfuro como calcopiritas o CuFeS2 oxidándose 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 ninguna 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 en masa 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 aniones expuestos (generalmente oxígeno) y OH- que se une a cationes expuestos. Esto altera aún más la superficie, haciéndola susceptible a varias reacciones de hidrólisis. 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 ser lixiviados o para formar minerales arcillosos. [32] [38] Los experimentos de laboratorio muestran que la meteorización de los cristales de feldespato comienza en dislocaciones u otros defectos en la superficie del cristal, y que la capa de meteorización tiene solo unos pocos átomos de espesor. La difusión dentro del grano mineral no parece ser significativa. [39]

Una roca recién fracturada muestra una erosión química diferencial (probablemente principalmente oxidación) que avanza hacia el interior. Este trozo de arenisca se encontró en un depósito glaciar cerca de Angelica, Nueva York .

Biológico

La meteorización mineral también puede ser iniciada o acelerada por microorganismos del suelo. Los organismos del suelo constituyen alrededor de 10 mg/cm3 de suelos típicos, y los experimentos de laboratorio han demostrado que la albita y la moscovita se meteorizan dos veces más rápido en suelo vivo que en suelo estéril. Los líquenes sobre rocas se encuentran entre los agentes biológicos más eficaces de la meteorización química. [33] Por ejemplo, un estudio experimental sobre granito hornblenda en Nueva Jersey, EE. UU., demostró un aumento de 3x a 4x en la tasa de meteorización bajo superficies cubiertas de líquenes en comparación con superficies de roca desnuda 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 las plantas. Las raíces pueden aumentar el nivel de dióxido de carbono hasta el 30% de todos los gases del suelo, ayudadas por la adsorción de CO2 en minerales arcillosos y la tasa muy lenta de difusión de CO2 fuera del suelo. [41] El CO2 y 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 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, causan meteorización química. [43] Los compuestos quelantes, principalmente ácidos orgánicos de bajo peso molecular, son capaces de eliminar iones metálicos de superficies de roca desnuda, siendo el aluminio y el silicio particularmente susceptibles. [44] La capacidad de descomponer la roca desnuda permite que los líquenes estén entre los primeros colonizadores de tierras secas. [45] La acumulación de compuestos quelantes puede afectar fácilmente a las rocas y suelos circundantes y puede conducir a 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 evidenció recientemente que las comunidades bacterianas pueden afectar la estabilidad mineral llevando a la liberación de nutrientes inorgánicos. [49] Se ha informado que una amplia gama de cepas o comunidades bacterianas 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 oxidorreducción y disolución, así como la producción de agentes meteorizantes, como protones, ácidos orgánicos y moléculas quelantes.

Fondo del océano

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

Edificios

Hormigón dañado por la lluvia ácida

Los edificios construidos con piedra, ladrillo u hormigón son susceptibles a los mismos agentes atmosféricos que cualquier superficie rocosa expuesta. También las estatuas , los monumentos y las obras de piedra ornamentales pueden resultar gravemente dañados por los procesos naturales de erosión, que se aceleran en las zonas gravemente afectadas por la lluvia ácida . [52]

La erosión acelerada de los edificios 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 filtros de lluvia moderados por la presión, garantizar que el sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado pueda controlar eficazmente la acumulación de humedad y seleccionar mezclas de hormigón con un contenido de agua reducido para minimizar el impacto de los ciclos de congelación y descongelación. [53]

Suelo

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 . Luego, la biotita se erosiona a vermiculita y, finalmente, se destruyen la oligoclasa y la microclina . Todas se convierten en una mezcla de minerales arcillosos y óxidos de hierro. [31] El suelo resultante se agota en calcio, sodio y hierro ferroso en comparación con el lecho rocoso, y el magnesio se reduce en un 40% y el silicio en un 15%. Al mismo tiempo, el suelo se enriquece con aluminio y potasio, al menos en un 50%; con titanio, cuya abundancia se triplica; y con hierro férrico, cuya abundancia aumenta en un orden de magnitud en comparación con el lecho rocoso. [54]

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

La formación de suelos requiere entre 100 y 1.000 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 1.000 capas de paleosuelos en una sección de 770 metros (2.530 pies) que representan 3,5 millones de años de tiempo geológico. Se han identificado paleosuelos en formaciones tan antiguas como el Arcaico (más de 2.500 millones de años de antigüedad). Son difíciles de reconocer en el registro geológico. [57] Las indicaciones de que un lecho sedimentario es un paleosuelo incluyen un límite inferior gradacional y un límite superior agudo, la presencia de mucha arcilla, una clasificación deficiente con pocas estructuras sedimentarias, clastos desgarrados en los lechos suprayacentes y grietas de desecación que contienen material de los lechos superiores. [58]

El grado de meteorización de un suelo se puede expresar como el índice químico de alteración , definido como 100 Al 2 O 3 /(Al 2 O 3 + CaO + Na 2 O + K 2 O) . Este varía desde 47 para rocas de corteza superior no meteorizadas hasta 100 para material completamente meteorizado. [59]

Madera, pintura y plástico.

La madera puede sufrir desgaste físico y químico por hidrólisis y otros procesos relacionados con los minerales y es muy susceptible a la radiación ultravioleta de la luz solar. Esto induce reacciones fotoquímicas que degradan su superficie. [60] Estas también desgastan significativamente la pintura [61] y los plásticos. [62]

Véase también

Referencias

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  3. ^ Gore, Pamela JW "Weathering". Georgia Perimeter College . Archivado desde el original el 10 de mayo de 2013.
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  • La meteorización y sus diferentes tipos
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