Petrografìa - Meteorización y erosión
Cualquier roca expuesta a la superficie de la tierra sufre un desgaste por los efectos climáticos que tarde o temprano causan la destrucción completa de la roca. Lo que puede variar es el tiempo que se demora la destrucción, que depende de la resistencia química y física de la roca en particular.
Se diferencia entre procesos de la meteorización física y química. Si bien ambos afectan a las rocas al mismo tiempo, depende de las condiciones climáticas del lugar, cual grupo de procesos predomina.
Meteorización física
En zonas climáticas desérticas, árticas o en la alta montaña domina la meteorización mecánica (=meteorización física) que destruye la roca mediante un repetitivo calentamiento y enfriamiento durante día y noche (=insolación), o por cristalización de sales o formación de cristales de hielo en grietas, fracturas u otros orificios. Como resultado de este tipo de meteorización se forman fragmentos de roca de diferente tamaño.
Meteorización química
En zonas climáticas templadas húmedas, y especialmente en zonas tropicales, domina la meteorización química. Agente esencial de este tipo de meteorización es el agua en estado líquido y los gases disueltos en el agua. También pueden participar microorganismos (bacterias, hongos, musgos, etc) en la descomposición química de la roca. Dentro de la meteorización química se diferencia diferentes procesos:
a) Solución simple
Algunos minerales son fácilmente solubles en agua. Ejemplos son la Halita (NaCl), Yeso (CaSO4 x 2 H2O) y la Anhidrita (CaSO4).
b) Solución de carbonatos
Más complicado es el proceso en caso de los carbonatos, especialmente la Calcita y rocas formadas por Calcita (Caliza). En el agua se disuelve cierta cantidad de dióxido de carbono, formando ácido carbónico. Este proceso comienza incluso mientras una gota de lluvia cae hacía la tierra. El ácido carbónico reacciona con la Calcita formando bicarbonato de calcio, que a su vez es muy fácilmente soluble en agua:
I. H2O + CO2 = H2CO3 = H+ + HCO3- (= ácido carbónico)
II. CaCO3 + H+ + HCO3- = Ca2+ + 2HCO3- (= bicarbonato de calcio: fácilmente soluble)
Entre carbonato, agua y dióxido de carbono se establece un equilibrio químico muy complejo. La solubilidad de la calcita aumente con la cantidad de dióxido de carbono disuelto en el agua. Un aumento de la temperatura del agua disminuye la solubilidad del dióxido, por lo tanto disminuye también la solubilidad de carbonato.
En zonas formadas por calizas se produce un equilibrio muy frágil entre mayor y menor solubilidad de carbonatos, y entonces entre solución y precipitación de calcita. Por solución se pueden formar paisajes de un aspecto muy particular y cuevas muy extensas en la roca. En las cuevas puede precipitar calcita (o aragonita) en forma de estalactitas (crecen del techo) y estalagmitas (crecen del suelo). Lo mismo puede ocurrir en caso de rocas formadas por yeso o anhidrita.
La erosión química de la caliza, la formación de cuevas, el derrumbe de estos y la aparición de cráteres en la superficie, la "desaparición" de aguas superficiales (a veces ríos completos) en "sinkholes" (orificios en la superficie conectados con sistemas de cuevas y la aparición de ríos en vertientes (a veces con volúmenes de descargas muy potentes) son algunos de los fenómenos que se pueden observar en este tipo de paisaje, que se denomina "Karst", según la región ejemplar de "Cras" (Croatia).
Paisajes tipo Carst se puede observar en todas partes del mundo donde las condiciones geológicas y climáticas conjuegan favorablemente.
Elementos típicos de un paisaje kárstico:
Paisaje kárstico en China
Dolina: "cráteres" producto del derrumbe de cuevas
Estalactitas y Estalagmitas en la "Dechenhöhle", Alemania
Aparte de ser atractivos destinos turísticos, las cuevas son interesantes objetos de estudios geológicos, biológicos y arqueológicos. Gran parte de los conocimientos importantes sobre la fauna de la era de hielo y de la evolución del homo sapiens se deben a hallazgos en cuevas (el "Hombre Neandertal", pinturas en las cavernas de Lascaux (Francia), Altamira (España) y otras). También hay hallazgos recientes de la cultura Maya en Yucatán, México.
Imagen de la caverna de Lascaux, edad entre 17000 y 15000 años.
c) Oxidación
Minerales con contenido de hierro se oxidan, transformando el hierro férrico (Fe2+) a hierro ferroso (Fe3+). Todos los minerales que contienen hierro sufren este proceso, que resulta en el producto final, el hidróxido de hierro, la Limonita (FeOOH). Otros minerales reaccionen en forma similar, formando por ejemplo los diferentes minerales de la zona de óxidos de cobre (oxidación de sulfuros primarios y secundarios hacía óxidos, carbonatos, sulfatos etc. de cobre).
c) Meteorización hidrolítica
Este tipo de meteorización comprende una transformación química irreversible de silicatos como Feldespato, Piroxeno, Anfíbola, Mica etc.
Ejemplo: descoposición de la Ortoclasa y formación de Caolinita: 4 KAlSi3O8 + 4 H2O -> Al4(OH)8Si4O10 + 2 K2O + 8 SiO2
Resultado de este tipo de meteorización son silicatos del grupo de los minerales de arcilla (caolinita, illita, montmorillonita, smectita, entre otros), además oxidos de sílice, potasio, sodio etc. disueltos en el agua. En zonas climáticas templadas-húmedas, tropicales y subtropicales se puede formar un residuo de hidroxilo de aluminio, que forman los yacimientos de aluminio (bauxita).
Erosión y transporte
Como "erosión" se entiende todos los procesos superficiales que contribuyen al desgaste de la roca y a la movilización (transporte) de los productos de este desgaste. Una roca muy meteorizada sufre con mayor facilidad los efectos de la erosión. Como resultado de la acción erosiva de los diferentes medios, se movilizan partículas de diferente tamaño tanto como minerales disueltos en el agua. Se puede diferenciar en:
a) Erosión fluvial: desgaste por acción de corrientes de agua (similar: erosión aluvial)
b) Erosión marina: desgaste por oleaje del mar
c) Erosión eólica: desgaste por acción del viento
d) Erosión glacial: desgaste por avance de un glaciar
Una vez depositado el material particulado en algún lugar, comienzan los procesos de transformación de la roca suelta (sedimento suelto) a una roca consolidada (roca sólida). El conjunto de estos procesos se conoce como "Diagenesis". La diagenesis ocurre en diferentes fases con diferentes grados de avance:
Compactación simple: Por la presión de las capas superiores, se reduce la porosidad del sedimento suelto, dejándolo más compacto y firme
Cementación: En los espacios entre granos (los poros) circula agua. Del agua pueden precipitar minerales que accionan como un cemento que resulta en una adhesión de las partículas entre si y una pérdida aún mayor de la porosidad de la roca. El cemento puede ser por ejempo de carbonato de calcio, yeso, sílice y otros minerales.
Solución por presión: Sin llegar a una fundión, la alta presión en las superficies de contacto entre dos partículas (por ejemplo dos granos de cuarzo) resulta en una fusión a nivel molecular de estos granos, resultando en una adhesión extremadamente firme entre las partículas
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