5.4: La meteorización y la formación del suelo

La meteorización es una parte clave del proceso de formación del suelo, y el suelo es crítico para nuestra existencia en la Tierra. En otras palabras, debemos nuestra existencia a la meteorización, ¡y necesitamos cuidar nuestro suelo!

Muchas personas se refieren a cualquier material suelto en la superficie de la Tierra como suelo, pero para los geólogos (y estudiantes de geología) el suelo es el material que incluye la materia orgánica, se encuentra dentro de las pocas decenas de centímetros superiores de la superficie, y es importante para sostener el crecimiento de las plantas.

El suelo es una mezcla compleja de minerales (aproximadamente 45%), materia orgánica (aproximadamente 5%) y espacio vacío (aproximadamente 50%, lleno en diversos grados de aire y agua). El contenido mineral de los suelos es variable, pero está dominado por minerales arcillosos y cuarzo, junto con pequeñas cantidades de feldespato y pequeños fragmentos de roca. Los tipos de meteorización que tienen lugar dentro de una región tienen una gran influencia en la composición y textura del suelo. Por ejemplo, en un clima cálido, donde domina la intemperie química, los suelos tienden a ser más ricos en arcilla. Los científicos del suelo describen la textura del suelo en términos de las proporciones relativas de arena, limo y arcilla, como se muestra en la Figura\(\PageIndex{1}\). Los componentes de arena y limo en este diagrama están dominados por el cuarzo, con menores cantidades de feldespato y fragmentos de roca, mientras que el componente arcilloso está dominado por los minerales arcillosos.

Figura\(\PageIndex{1}\) Este diagrama se aplica únicamente al componente mineral de los suelos, y los nombres son descripciones texturales, no clases de suelo.

El suelo se forma a través de la acumulación y descomposición de la materia orgánica y a través de los procesos de meteorización mecánica y química descritos anteriormente. Los factores que afectan la naturaleza del suelo y la tasa de su formación incluyen el clima (especialmente la temperatura promedio y las cantidades de precipitación, y los consiguientes tipos e intensidad de la vegetación), el tipo de material parental, la pendiente de la superficie y la cantidad de tiempo disponible.

Clima

Los suelos se desarrollan debido a la meteorización de los materiales en la superficie de la Tierra, incluida la ruptura mecánica de las rocas y la meteorización química de los minerales. El desarrollo del suelo se ve facilitado por la percolación descendente del agua. El suelo se forma más fácilmente en condiciones templadas a tropicales (no frías) y donde las cantidades de precipitación son moderadas (no secas, pero no demasiado húmedas). Las reacciones químicas de meteorización (especialmente la formación de minerales arcillosos) y las reacciones bioquímicas proceden más rápidamente en condiciones cálidas, y el crecimiento de las plantas aumenta en climas cálidos. Demasiada agua (por ejemplo, en las selvas tropicales) puede conducir a la lixiviación de importantes nutrientes químicos y, por lo tanto, a suelos ácidos. En regiones húmedas y poco drenadas, pueden prevalecer las condiciones pantanosas, produciendo suelo dominado por materia orgánica. Muy poca agua (por ejemplo, en desiertos y semidesiertos), da como resultado un transporte químico descendente muy limitado y la acumulación de sales y minerales carbonatados (por ejemplo, calcita) del agua que se mueve hacia arriba. Los suelos en regiones secas también sufren de falta de material orgánico (Figura\(\PageIndex{2}\)).

Figura Suelo\(\PageIndex{2}\) poco desarrollado sobre limo soplado por el viento (loess) en una parte árida del noreste del estado de Washington. El grosor mostrado es de aproximadamente 1 m, y el “suelo” es apenas los 2 o 3 cm superiores.

Material padre

Los materiales parentales del suelo pueden incluir todos los diferentes tipos de lecho rocoso y cualquier tipo de sedimentos no consolidados, como depósitos glaciares y depósitos de arroyos. Los suelos se describen como suelos residuales si se desarrollan en roca rocosa, y suelos transportados si se desarrollan sobre material transportado como sedimentos glaciales. Otras fuentes pueden utilizar el término “suelo transportado” para implicar que el suelo mismo ha sido transportado, pero en este texto “suelo transportado” es suelo que se desarrolla sobre materiales transportados, como el suelo muy delgado que se muestra en la Figura\(\PageIndex{2}\). Al referirse a dicho suelo, es mejor ser específico y decir “suelo desarrollado sobre material no consolidado”, porque eso lo distingue del suelo desarrollado sobre lecho rocoso.

El material madre rico en cuarzo, como granito, arenisca o arena suelta, conduce al desarrollo de suelos arenosos. El material pobre en cuarzo, como el esquisto o el basalto, genera suelos con poca arena.

Los materiales parentales proporcionan nutrientes importantes a los suelos residuales. Por ejemplo, un constituyente menor de las rocas graníticas es la apatita mineral calcio-fosfato (Ca ₅ (PO ₄) ₃ (F, Cl, OH)), que es una fuente del importante nutriente fósforo del suelo. El material parental basáltico tiende a generar suelos muy fértiles porque también aporta fósforo, junto con cantidades significativas de hierro, magnesio y calcio.

Algunos materiales no consolidados, como los depósitos fluviales, crean suelos especialmente buenos porque tienden a ser ricos en minerales arcillosos. Los minerales de arcilla tienen grandes áreas de superficie con cargas negativas que son atractivas para elementos cargados positivamente como calcio, magnesio, hierro y potasio, nutrientes importantes para el crecimiento de las plantas.

Pendiente

El suelo solo puede desarrollarse donde los materiales superficiales permanecen en su lugar y no se mueven frecuentemente por el desperdicio masivo. Los suelos no pueden desarrollarse donde la tasa de formación del suelo es menor que la tasa de erosión, por lo que las pendientes pronunciadas tienden a tener poco o ningún suelo.

Tiempo

Incluso en condiciones ideales, el suelo tarda miles de años en desarrollarse. Prácticamente todo el sur de Canadá todavía estaba glaciado hasta 14 ka, y la mayoría de las partes central y norte de B.C., las praderas, Ontario y Quebec todavía estaban glaciadas a 12 ka. Los glaciares aún dominaban las partes central y norte de Canadá hasta alrededor de 10 ka, y así, en ese momento, las condiciones aún no eran ideales para el desarrollo del suelo ni siquiera en las regiones del sur. Por lo tanto, los suelos en Canadá, y especialmente en el centro y norte de Canadá, son relativamente jóvenes y no están bien desarrollados.

Lo mismo se aplica a los suelos que se están formando en superficies recién creadas, como deltas recientes o barras de arena, o en áreas de despilfarro masivo.

Horizontes de Suelo

El proceso de formación del suelo generalmente implica el movimiento descendente de arcilla, agua e iones disueltos, y un resultado común de ello es el desarrollo de capas química y texturalmente diferentes conocidas como horizontes del suelo. Los horizontes de suelo típicamente desarrollados, como se ilustra en la Figura\(\PageIndex{3}\), son:

• O — la capa de materia orgánica
• A — la capa de materia orgánica parcialmente descompuesta mezclada con material mineral
• E— la capa eluviada (lixiviada) de la que se ha eliminado parte de la arcilla y el hierro para crear una capa pálida que puede ser más lijada que las otras capas
• B — la capa de acumulación de arcilla, hierro y otros elementos del suelo suprayacente
• C — la capa de meteorización incompleta

Aunque es raro en Canadá, otro tipo de capa que se desarrolla en regiones áridas cálidas se conoce como caliche (pronunciado ca-lee-chee). Se forma desde el movimiento hacia abajo (o en algunos casos hacia arriba) de los iones de calcio, y la precipitación de calcita dentro del suelo. Cuando está bien desarrollado, el caliche canta el material circundante para formar una capa que tiene la consistencia del concreto.

Figura Horizontes de\(\PageIndex{3}\) suelo en un podsol de un sitio en el noreste de Escocia.

Como todos los materiales geológicos, el suelo está sujeto a erosión, aunque en condiciones naturales en pendientes suaves, la tasa de formación del suelo equilibra o excede la tasa de erosión. Las prácticas humanas, especialmente las relacionadas con la silvicultura y la agricultura, han alterado significativamente este equilibrio.

Los suelos se mantienen en su lugar por la vegetación. Cuando se elimina la vegetación, ya sea mediante la tala de árboles o la recolección rutinaria de cultivos y labranza del suelo, esa protección se pierde temporal o permanentemente. Los principales agentes de la erosión de suelos desprotegidos son el agua y el viento.

La erosión hídrica se acentúa en superficies inclinadas porque el agua de flujo rápido obviamente tiene mayor poder erosivo que el agua de flujo lento o sin gas (Figura\(\PageIndex{4}\)). Las gotas de lluvia pueden desagregar las partículas de suelo expuestas, poniendo el material más fino (por ejemplo, arcillas) en suspensión en el agua. El lavado de hojas (flujo sin canales a través de una superficie) transporta el material suspendido y los canales se erosionan a través de la capa del suelo, eliminando tanto el material fino como el grueso.

Figura Erosión\(\PageIndex{4}\) del suelo por lluvia y escurrimiento canalizado en un campo de Alberta.

La erosión eólica se ve exacerbada por la remoción de árboles que actúan como rompevientos y por prácticas agrícolas que dejan expuesto el suelo desnudo (Figura\(\PageIndex{5}\)).

La labranza también es un factor en la erosión del suelo, especialmente en laderas, ya que cada vez que el suelo es levantado por un cultivador, se mueve unos centímetros hacia abajo por la pendiente.

Figura Erosión\(\PageIndex{5}\) del suelo por el viento en Alberta.

Atribuciones de medios

• Figura\(\PageIndex{1}\): “Textura del suelo USDA” © Mikenorton. CC BY-SA.
• Figura\(\PageIndex{2}\): © Steven Earle. CC POR.
• Figura\(\PageIndex{3}\): Podzol © Ailith Stewart. CC BY-SA.
• Figura\(\PageIndex{4}\): Imagen © Alberta Agricultura y Desarrollo Rural. Todos los derechos reservados. Usado con permiso.
• Figura\(\PageIndex{5}\): Imagen © Alberta Agricultura y Desarrollo Rural. Todos los derechos reservados. Usado con permiso.