4.3: Intemperie

INTRODUCCIÓN

Las huellas que los astronautas dejaron en la Luna estarán ahí para siempre. ¿Por qué? Esto se debe a que la Luna no tiene atmósfera y, en consecuencia, no tiene meteorización. La meteorización es una de las fuerzas en la Tierra que destruye rocas y accidentes geográficos. Sin la intemperie, las características geológicas se acumularían pero sería menos probable que se descompongan.

¿QUÉ ES LA METEORIZACIÓN?

La meteorización es el proceso que transforma la roca sólida en sedimentos. Los sedimentos fueron descritos en el capítulo Rocas. Con la meteorización, la roca se desintegra. Se rompe en pedazos.

Una vez que estos sedimentos se separan de las rocas, la erosión es el proceso que mueve los sedimentos. La erosión es el tema del próximo capítulo. Las cuatro fuerzas de erosión son el agua, el viento, los glaciares y la gravedad.

• El agua es responsable de la mayoría de la erosión. El agua puede mover la mayoría de los tamaños de sedimentos, dependiendo de la fuerza de la fuerza.
• El viento mueve pedazos de roca del tamaño de la arena y más pequeños a través del aire.
• Los glaciares mueven sedimentos de todos los tamaños, desde cantos rodados extremadamente grandes hasta los fragmentos más pequeños.
• La gravedad mueve pedazos rotos de roca, grandes o pequeños, cuesta abajo.

Mientras que la tectónica de placas obliga a trabajar para construir enormes montañas y otros paisajes, las fuerzas de la intemperie desgastan gradualmente esas rocas y paisajes. Junto con la erosión, las altas montañas se convierten en cerros e incluso llanuras. Las montañas de los Apalaches a lo largo de la costa este de América del Norte alguna vez fueron tan altas como el Himalaya.

Figura 1. Una superficie de carretera que alguna vez fue lisa tiene grietas y fracturas, además de un bache grande.

Ningún ser humano puede observar durante millones de años como se construyen las montañas, ni nadie puede ver como esas mismas montañas poco a poco se van desgastando. Pero imagina una nueva acera o carretera. El nuevo camino es liso y uniforme. A lo largo de cientos de años, desaparecerá por completo, pero ¿qué pasa a lo largo de un año? ¿Qué cambios verías (figura 1)? ¿Qué fuerzas de la intemperie desgastan ese camino, o rocas o montañas con el tiempo?

Sigue este enlace para ver algunas animaciones de diferentes tipos de procesos de meteorización.

METEORIZACIÓN MECÁNICA

La meteorización mecánica (también llamada meteorización física) rompe la roca en trozos más pequeños. Estas piezas más pequeñas son como la roca más grande, solo más pequeñas. Eso significa que la roca ha cambiado físicamente sin cambiar su composición. Las piezas más pequeñas tienen los mismos minerales, en las mismas proporciones que la roca original.

Hay muchas maneras en que las rocas se pueden romper en pedazos más pequeños. La acuñación de hielo es la principal forma de meteorización mecánica en cualquier clima que regularmente cicla por encima y por debajo del punto de congelación (figura 2). El acuñamiento de hielo funciona rápidamente, rompiendo rocas en áreas con temperaturas que ciclan por encima y por debajo del punto de congelación en el día y la noche, y también ese ciclo por encima y por debajo de las heladas con las estaciones.

Figura 2. Cuña de hielo.

El acuñamiento de hielo rompe tanta roca que grandes pilas de roca rota se ven en la base de una ladera, a medida que los fragmentos de roca se separan y caen. La acuñación de hielo es común en las regiones polares y latitudes medias de la Tierra, y también en elevaciones más altas, como en las montañas. La abrasión es otra forma de meteorización mecánica. En abrasión, una roca choca contra otra roca.

• La gravedad causa abrasión cuando una roca cae por la ladera de una montaña o acantilado.
• Mover el agua causa abrasión ya que las partículas en el agua chocan y chocan entre sí.
• Los fuertes vientos que transportan pedazos de arena pueden arenar las superficies.
• El hielo en los glaciares lleva muchos pedazos y pedazos de roca. Las rocas incrustadas en el fondo del glaciar se raspan contra las rocas de abajo.

La abrasión hace que las rocas con bordes afilados o dentados sean lisas y redondas. Si alguna vez has recolectado cristales de playa o adoquines de un arroyo, has sido testigo del trabajo de abrasión (figura 3).

Figura 3. Las rocas en una playa se desgastan por la abrasión ya que las olas que pasan hacen que se golpeen entre sí.

Ahora que ya sabes lo que es la meteorización mecánica, ¿puedes pensar en otras formas en que podría suceder? Las plantas y los animales pueden hacer el trabajo de meteorización mecánica (figura 4). Esto podría suceder lentamente a medida que las raíces de una planta se convierten en una grieta o fractura en la roca y gradualmente crecen, abriéndose la grieta. Los animales excavadores también pueden romper rocas mientras cavan en busca de comida o para hacer espacios de vida para ellos mismos.

Figura 4. (a) Las actividades humanas son responsables de enormes cantidades de meteorización mecánica, cavando o volando rocas para construir casas, caminos, metros o piedra de cantera. b) La meteorización salina de la piedra de construcción en la isla de Gozo, Malta.

La meteorización mecánica aumenta la tasa de meteorización química. A medida que la roca se rompe en pedazos más pequeños, el área de superficie de las piezas aumenta figura 5. Con más superficies expuestas, hay más superficies en las que puede ocurrir la intemperie química.

Figura 5. La meteorización mecánica puede aumentar la tasa de meteorización química.

METEORIZACIÓN QUÍMICA

La meteorización química es el otro tipo importante de meteorización. La meteorización química es diferente de la meteorización mecánica porque la roca cambia, no solo en tamaño de piezas, sino en composición. Es decir, un tipo de mineral se transforma en otro mineral diferente. La meteorización química funciona a través de reacciones químicas que provocan cambios en los minerales.

La mayoría de los minerales se forman a alta presión o altas temperaturas profundas en la corteza, o a veces en el manto. Cuando estas rocas alcanzan la superficie de la Tierra, ahora se encuentran a temperaturas y presiones muy bajas. Este es un ambiente muy diferente al que se formaron y los minerales ya no son estables. En la meteorización química, los minerales que eran estables dentro de la corteza deben cambiar a minerales que son estables en la superficie de la Tierra.

Figura 6. La deforestación en Brasil revela el suelo subyacente rico en arcilla.

Recuerda que los minerales más comunes en la corteza terrestre son los minerales de silicato. Muchos minerales de silicato se forman en rocas ígneas o metamórficas. Los minerales que se forman a las temperaturas y presiones más altas son los menos estables en la superficie. La arcilla es estable en la superficie y la meteorización química convierte muchos minerales en arcilla (figura 6).

Hay muchos tipos de meteorización química porque hay muchos agentes de meteorización química. El agua es el agente más importante de la meteorización química. Otros dos agentes importantes de la meteorización química son el dióxido de carbono y el oxígeno.

Weathering Químico por Agua

Una molécula de agua tiene una fórmula química muy simple, H ₂ O, dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno. Pero el agua es bastante notable en cuanto a todas las cosas que puede hacer. Recuerda del capítulo Earth's Minerals que el agua es una molécula polar. El lado positivo de la molécula atrae iones negativos y el lado negativo atrae iones positivos. Así que las moléculas de agua separan los iones de sus compuestos y los rodean. El agua puede disolver completamente algunos minerales, como la sal. Sigue este enlace para ver esta animación de cómo el agua disuelve la sal.

Hidrólisis es el nombre de la reacción química entre un compuesto químico y agua. Cuando se produce esta reacción, el agua disuelve los iones del mineral y los lleva lejos. Estos elementos han sufrido lixiviación. A través de la hidrólisis, un mineral como el feldespato potásico se lixivia de potasio y se transforma en un mineral arcilloso. Los minerales arcillosos son más estables en la superficie de la Tierra.

Weathering químico por dióxido de carbono

El dióxido de carbono (CO ₂) se combina con el agua mientras las gotas de lluvia caen a través de la atmósfera Esto hace que un ácido débil, llamado ácido carbónico. El ácido carbónico es muy común en la naturaleza donde trabaja para disolver la roca. Los contaminantes, como el azufre y el nitrógeno, de la quema de combustibles fósiles, crean ácido sulfúrico y nítrico. Los ácidos sulfúrico y nítrico son los dos componentes principales de la lluvia ácida, que aceleran la meteorización química (figura 7). La lluvia ácida se discute en el capítulo Acciones Humanas y Atmósfera.

Figura 7. Esta estatua ha sido dañada por la lluvia ácida.

Weathering Químico por Oxígeno

La oxidación es una reacción química que tiene lugar cuando el oxígeno reacciona con otro elemento. El oxígeno es muy fuertemente reactivo químicamente. El tipo de oxidación más familiar es cuando el hierro reacciona con el oxígeno para crear óxido (figura 8). Los minerales que son ricos en hierro se descomponen a medida que el hierro se oxida y forma nuevos compuestos. El óxido de hierro produce el color rojo en los suelos.

Figura 8. Cuando los minerales ricos en hierro se oxidan, producen el color rojo familiar que se encuentra en el óxido.

Ahora que ya sabe lo que es la meteorización química, ¿puede pensar en otras formas en que podría ocurrir la meteorización química? Las plantas y los animales también pueden contribuir a la meteorización química. A medida que las raíces de las plantas absorben iones solubles como nutrientes, se intercambian ciertos elementos. Las raíces de las plantas y la descomposición bacteriana utilizan dióxido de carbono en el proceso de respiración.

INFLUENCIAS EN LA INTEMPERIE

Las tasas de meteorización dependen de varios factores. Estos incluyen la composición de la roca y los minerales que contiene así como el clima de una región.

Tipo Roca y Mineral

Diferentes tipos de rocas climatan a diferentes ritmos. Ciertos tipos de roca son muy resistentes a la intemperie. Las rocas ígneas, especialmente las rocas ígneas intrusivas como el granito, clima lento porque es difícil que el agua penetre en ellas. Otros tipos de roca, como la piedra caliza, se desgastan fácilmente porque se disuelven en ácidos débiles.

Figura 9. La Torre del Diablo es el tapón central de lava resistente del que la roca circundante se erosionó y erosionó.

Las rocas que resisten la intemperie permanecen en la superficie y forman crestas o colinas. Devil's Tower en Wyoming es una roca ígnea que se encuentra debajo de un volcán (figura 9). A medida que las rocas circundantes menos resistentes se desgastaron, el centro resistente del volcán se quedó atrás.

Diferentes minerales también climatan a diferentes tasas. Algunos minerales en una roca pueden disolverse completamente en el agua, pero los minerales más resistentes permanecen. En este caso, la superficie de la roca se vuelve deshuesada y rugosa. Cuando un mineral menos resistente se disuelve, los granos minerales más resistentes se liberan de la roca.

Clima

El clima de una región influye fuertemente en la intemperie. El clima está determinado por la temperatura de una región más la cantidad de precipitación que recibe. El clima es el tiempo promediado a lo largo de un largo período de tiempo. La meteorización química aumenta a medida que:

• Incrementos de temperatura: Las reacciones químicas proceden más rápidamente a temperaturas más altas. Por cada aumento de 10 ^o C en la temperatura promedio, la tasa de reacciones químicas se duplica.
• Incrementa la precipitación: Más agua permite más reacciones químicas. Dado que el agua participa en la meteorización mecánica y química, más agua aumenta fuertemente la intemperie.

Entonces, ¿cómo influyen los diferentes climas en la intemperie? Un clima frío y seco producirá la tasa más baja de meteorización. Un clima cálido y húmedo producirá la tasa más alta de meteorización. Cuanto más cálido sea un clima, más tipos de vegetación tendrá y mayor será la tasa de meteorización biológica (figura 10). Esto sucede porque las plantas y bacterias crecen y se multiplican más rápido en temperaturas más cálidas.

Figura 10. Las zonas tropicales húmedas y cálidas tienen la mayor resistencia a la intemperie.

Algunos recursos se concentran por procesos de meteorización. En climas tropicales, la intensa meteorización química se lleva todos los minerales solubles, dejando atrás solo los componentes menos solubles. El óxido de aluminio, bauxita, se forma de esta manera y es nuestra principal fuente de mineral de aluminio.

RESUMEN DE LA LECCIÓN

• La meteorización mecánica rompe las rocas en trozos más pequeños sin cambiar su composición.
• El acuñamiento de hielo y la abrasión son dos procesos importantes de meteorización mecánica.
• La meteorización química descompone las rocas formando nuevos minerales que son estables en la superficie de la Tierra.
• El agua, el dióxido de carbono y el oxígeno son agentes importantes de la intemperie química.
• Diferentes tipos de rocas climatan a diferentes ritmos. Los tipos de rocas más resistentes permanecerán más tiempo.

PREGUNTAS DE REFLEXIÓN

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