Meteorización y edafogénesis

La meteorización es el conjunto de procesos físicos, químicos y biológicos que afectan a las rocas sometidas a los agentes geológicos, modificando sus características texturales, estructurales o mineralógicas, en o cerca de la superficie. La meteorización mecánica o desintegración consiste en la disgregación y la pulverización de la roca y depende de las características de la propia roca, mientras que la meteorización química consiste en un conjunto de cambios en la composición y en la estructura de los minerales. Se llama también descomposición, y depende de una gran variedad de factores, en especial de la "corrosividad" del agua.La presencia de agua siempre es fundamental en la meteorización.

La meteorización es un proceso diferencial: no actúa de la misma forma en todas las rocas, ni en todos los puntos de una misma superficie, por lo que da lugar a rocas distintas y determina la formación de diferentes formas del relieve. Uno de los motivos por lo que ocurre esto es que los minerales presentan diferente susceptibilidad a la alteración, que depende de las condiciones en las que se formaron. En concreto, la alterabilidad de los minerales silicatados se mide con la escala Goldich, que es similar a las series de Bowen: los minerales que se forman más tarde en dichas series son también los más resistentes a la erosión.

El proceso general de la meteorización se describe por la expresión que se conoce como "ecuación general de la meteorización": los minerales primarios de las rocas que constituyen la roca madre (cuarzo, feldespatos, micas, anfíboles, piroxenos, olivino...) son modificados por los agentes de meteorización (agua, oxígeno, dióxido de carbono, protones...) dando lugar a un material denominado manto de alteración y que está formado por residuos insolubles como cuarzo o moscovita, minerales secundarios, formados como consecuencia de la meteorización (arcillas, óxidos, carbonatos) e iones disueltos.

El proceso de la meteorización está controlado por factores climáticos y litológicos. Entre los primeros destacan por su importancia la temperatura, la presencia de vegetación, la periodicidad de las precipitaciones, etc. En general se puede decir que la meteorización química es la predominante cuando los valores de temperatura y pluviosidad son elevados, mientras que en desiertos y en latitudes altas predomina la meteorización mecánica. En cuanto a los factores litológicos, la textura y la estructura de las rocas influyen en el tipo y en la velocidad de su alteración, así como también lo hacen la pendiente del terreno, la orientación, etc. El origen de las rocas también afecta a la velocidad con la que sucede la meteorización: las rocas formadas en el interior de la Tierra se degradan con más facilidad que las que se han generado en la superficie. Ambos tipos de factores están, además, interrelacionados: la composición de la roca determina su susceptibilidad a la meteorización química.

Meteorización mecánica

La rotura y fragmentación de la roca que supone la meteorización mecánica  puede ser provocada por diferentes fenómenos geológicos:

• Dilatación o relajación de esfuerzos: Cuando la roca deja de estar sometida a presión litostática se forman en ella diaclasas que facilitan la entrada de agua y, por tanto, su meteorización. Es típico, aunque no exclusivo, de las rocas ígneas.




• Dilatación diferencial: se produce en zonas de gran variación térmica. En esas condiciones las rocas sufren cambios repetidos de volumen que producen roturas, proceso que se denomina termoclastia.




• Crecimiento de cristales: en las grietas de las rocas pueden crecer cristales que se forman a partir del agua salada (haloplastia) o como resultado de la congelación del agua en las grietas (gelifracción). El aumento de volumen dentro de la grieta produce un efecto cuña sobre la roca, que acaba provocando que la roca se agriete.




• Actividad orgánica: las raíces de las plantas o el crecimiento de líquenes o de hongos pueden contribuir a la rotura de las rocas. 

Meteorización química 

El principal agente de la meteorización química es el agua; cuanto mayor es la infiltración del agua en la roca, más intensa es la meteorización.

•  La disolución consiste en que el agua provoca la disociación en iones y la movilización de los componentes que forman la roca. Es un proceso particularmente importante en calizas y rocas evaporíticas, en las que puede llegar a producir la formación de grandes sistemas de cavernas.
• Hidratación: el agua se incorpora a la estructura cristalina del mineral. Puede provocar la disgregación de las rocas debido a un aumento de volumen, como ocurre en las arcillas.
• Hidrólisis: el agua se disocia en iones H⁺ y OH^-, que atacan químicamentea los componentes de la roca. Como resultado se forman nuevos minerales, que varían en función de las condiciones ambientales. Es uno de los procesos fundamentales de formación de los minerales de la arcilla.

• Carbonatación: el dióxido de carbono de la atmósfera reacciona con el agua, haciendo que adquiera un pH ácido. El agua acidificada ataca la roca, en particular a las calizas.
• Oxidación-reducción: consiste en la pérdida o ganancia de electrones por parte de algunos minerales, lo que altera sus propiedades químicas. Un ejemplo típico son los óxidos de hierro.

• Actividad biológica: algunos organismos producen sustancias químicas que alteran las rocas: dióxido de carbono, ácidos, enzimas...

Cuando las rocas de una zona se alteran pero no son transportadas fuera del área en la que se encuentran sus restos se acumulan en la superficie formando un manto de alteración. Se trata de una capa de espesor variable, que llega a alcanzar más de 100 metros en las zonas ecuatoriales, aunque su profundidad media es de entre uno y dos metros.

Las características de los mantos de alteración cambian marcadamente con la profundidad: en la superficie los materiales meteorizados están muy asociados con materia orgánica; por debajo se encuentra roca alterada y a mayor profundidad aún roca sin alterar. Esta disposición de los materiales provoca que la porosidad vaya disminuyendo a medida que aumenta la profundidad, lo que a su vez influye en la dinámica del agua en el suelo: cuando se producen precipitaciones, el agua se infiltra hasta alcanzar una zona impermeable, de porosidad muy reducida, y luego se va acumulando rellenando los poros, dando lugar a una zona saturada de humedad.

Edafogénesis

La edafogénesis es el proceso de formación del suelo a partir de una roca inicial no alterada. El suelo es la capa superficial del terreno, alterada y activa biológicamente. El suelo es una interfase entre otros sistemas terrestres: geosfera, hidrosfera, atmósfera y biosfera.

La formación del suelo empieza con la meteorización, que da lugar a la formación de un manto de alteración. La infiltración del agua y el aporte de materia orgánica por parte de los seres vivos van dando lugar a la formación de capas superpuestas, de diferentes características, que reciben el nombre de horizontes del suelo. Esta estructuración horizontal es característica de todos los suelos. Las capas más importantes que aparecen son las siguientes:

• Horizonte 0: formado por la acumulación de materia orgánica en descomposición, que forma humus y ácidos orgánicos.
• Horizonte A: producido por la disolución y lavado de materiales reactivos y solubles.
• Horizonte B: constituido por acumulación de precipitados iónicos y coloidales.
• Horizonte C: resultado de la descomposición parcial de la roca madre.

 El suelo está compuesto por una mezcla compleja de componentes sólidos, líquidos y gaseosos. Entre los sólidos se pueden encontrar fragmentos de diferente tamaño. Los mayores son visibles directamente y son inertes desde el punto de vista químico, pero también aparecen coloides procedentes de la degradación de minerales (arcillas), agregados orgánico-minerales, que proporcionan nutrientes a las plantas, y materia orgánica en proceso de descomposición.

El principal componente líquido del suelo es el agua, procedente de la infiltración de las precipitaciones. El agua actúa como vehículo de transporte de sustancias, pero también como agente reactivo que transforma la composición química del entorno.

Finalmente, algunos poros del suelo están ocupados por aire, lo que resulta absolutamente necesario para permitir el desarrollo de la vegetación.

La naturaleza de los suelos, su aptitud como soporte de la vegetación y, por lo tanto, como base de los ecosistemas terrestres, dependen de sus propiedades físicas y químicas. Las principales características mecánicas de los suelos son:

• La profundidad o espesor: varía desde unos pocos centímetros hasta varios metos. Influye en la capacidad del suelo para sustentar vegetación.
• La estructura describe el modo en que se asocian entre sí las partículas del suelo (sueltas, formando agregados...)
• La porosidad es el volumen de espacios abiertos que hay en el suelo. Es importante, porque permite la presencia de agua y gases que, a su vez, hacen posible el desarrollo de la vegetación, pero realmente la infiltración de agua en el suelo depende no del volumen total de poros, sino del volumen de huecos conectados entre sí, lo que constituye la porosidad eficaz.
• Las características hídricas del suelo describen la cantidad de agua presente en el suelo y la forma en que se encuentra.:
• Agua pelicular: rodea a las partículas del suelo.
• Agua estructural: forma parte de las partículas.
• Agua gravitacional: circula libremente por el suelo.
• Agua capilar: ocupa los pequeños espacios entre partículas.

En cuanto a las características químicas del suelo, las más importantes son las siguientes:

• Acidez: es consecuencia de la naturaleza de la roca originaria. Influye en gran medida en la posibilidad de solubilización de las sustancias minerales del suelo, y afecta de manera considerable a la vegetación, hasta el punto de que se pueden distinguir especies silícolas, que son capaces de crecer en suelos ácidos, y especies calcícolas, que crecen en suelos básicos.
• Contenido en materia orgánica. La materia orgánica del suelo constituye el humus, que es el resultado de la descomposición de los organismos muertos. El humus es determinante para el desarrollo de la vida en el suelo: a mayor cantidad y madurez, mayor fertilidad del suelo. La madurez del humus depende de la proporción entre carbono y nitrógeno que presenta. Esa relación va aumentando con el tiempo, debido a que el nitrógeno se soluibiliza y se pierde, lo que va dando lugar a tipos de humus progresivamente más fértiles: mull, mor, moder y turba.
• Presencia de otros compuestos: la presencia de carbonato cálcico es importante porque influye en la acidez del suelo, pero también lo es la de iones minerales como nitrógeno, fósforo, sodio, calcio o hierro, que sirven de nutrientes a la vegetación. Las sales, por su parte, dificultan el crecimiento de la vegetación.

El proceso de formación del suelo está condicionado por diferentes factores, entre los que destacan el tipo de roca madre, el relieve, el clima y la presencia de organismos. La roca madre proporciona los materiales sólidos a partir de los que se formará el suelo, por lo que es determinante en las propiedades y constituyentes de los suelos jóvenes, pero su influencia se va reduciendo a medida que el suelo va madurando. El relieve condiciona la velocidad de la meteorización y de la sedimentación, e influye en la disponibilidad de agua. Los organismos proporcionan materia orgánica y mezclan y alteran los componentes del suelo. Por último el clima es uno de los aspectos más determinantes en la evolución del suelo, ya que condiciona la disponibilidad de agua.

El suelo empieza a formarse a partir de una masa de roca expuesta y no alterada. En estas condiciones se meteoriza, formando un manto de alteración, sobre el que puede depositarse, en algunas zonas, material procedente de otras zonas que ha sido erosionado y transportado. La vegetación se forma sobre el manto de alteración, lo que permite que se acumulen otros materiales, especialmente orgánicos. El resto de los horizontes del suelo se forman como resultado de la acumulación de materia orgánica y de la infiltración de agua.