Table of Contents
Entendimiento del tiempo: El motor geológico de la formación del suelo
El clima es uno de los procesos más fundamentales que conforman la superficie de la Tierra. Describe la degradación y alteración de rocas y minerales en o cerca de la superficie del planeta. Este proceso no es sólo responsable de los majestuosos paisajes que vemos, desde los acantilados torrentes hasta las colinas redondeadas, sino también el primer paso crítico en la creación de suelo. Sin el clima, no habría suelo, y por lo tanto ninguna vida terrestre sólida
¿Qué es el tiempo? Conceptos básicos y distinciones
El tiempo se refiere a la in situ (en su lugar) desintegración de rocas y minerales por agentes físicos, químicos y biológicos. Es crucial distinguir el clima de la erosión: el tiempo descompone la roca; la erosión transporta los fragmentos resultantes de distancia. Mientras que los dos procesos a menudo trabajan juntos, el tiempo ocurre primero y establece la etapa de erosión.
El tiempo se clasifica normalmente en tres categorías principales:
- Physical (Mecánica) Weathering: La roca se rompe en piezas más pequeñas sin ningún cambio en su composición química.
- El tiempo químico: Los minerales de la roca se alteran o disuelven químicamente.
- El tiempo biológico: Los organismos vivos contribuyen a la degradación física y química, a veces tratada como subconjunto de los otros dos.
Los tres tipos operan simultáneamente en la mayoría de los entornos, con el tipo dominante controlado en gran medida por el clima, el tipo de roca y la topografía.
Clima físico: Rompiendo rocas sin cambiar su química
El clima físico, también llamado meteorología mecánica, fracturas y desintegra la roca a través de fuerzas puramente mecánicas. La composición mineral de la roca sigue sin cambios; sólo el tamaño y la forma de los fragmentos son diferentes. Este tipo de climatización es especialmente importante en las regiones frías, secas o de alta altitud donde la actividad química es lenta.
Frost Wedging (Freeze-Thaw Action)
Uno de los agentes de climatización física más poderosos es el congelamiento repetido y el desgastar de agua. Los grietas y los poros de agua en la roca. Cuando las temperaturas bajan por debajo de la congelación, el agua se expande alrededor del 9% mientras se convierte en hielo. Esta expansión ejerce una enorme presión sobre la roca circundante, ampliando las grietas.
Expansión térmica y contracciones
Las rocas, como la mayoría de los materiales, se expanden cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían. En entornos con grandes oscilaciones de temperatura diaria, como los desiertos, la expansión y contracción repetidas pueden hacer que las capas exteriores de la roca se cansen y se rompan, un proceso llamado .
Exfoliación o descarga
Cuando se eliminan rocas sobrevoladas por erosión (descarga), se reduce la presión sobre la masa de roca subyacente. La roca responde expandiendo y fractando paralelamente a la superficie, creando grandes y curvas losas que se pelan como las capas de una cebolla. Este proceso se llama exfoliación y produce formas de tierra dométicas distintivas como la Media Doma en Yose Park.
Abrasión
La abrasión es el desgaste de las superficies de roca por la fricción y el impacto de sedimentos llevados por el viento, el agua o el hielo. Aunque la abrasión está más estrechamente asociada con la erosión, también actúa como agente de climatización cuando las partículas transportadas por estos agentes se molan contra una superficie de roca, raspando y puliendo. En entornos glaciales, el roca bajo un glaciar se abrasionabrado por rocas incrustadas, produciendo superficies lisas y superficies lisas.
Crecimiento de Cristal Sal (Haloclasty)
En las zonas costeras y regiones áridas, la evaporación de las hojas de agua salada detrás de los cristales de sal en los poros de roca. A medida que estos cristales crecen, ejercen presión que puede ensanchar las grietas y deslevar los granos minerales. Este proceso es particularmente eficaz en rocas porosas como la arenisca y puede crear patrones de climatología similares a los de panal (].
Root Wedging
Mientras que a menudo se clasifica bajo el clima biológico, la despojación de raíces es un proceso físico. Las raíces vegetales, especialmente las de los árboles, crecen en las grietas en la roca. A medida que las raíces se destornillan, se asemejan a la roca, similar a la deshidratación de heladas pero impulsadas por el crecimiento biológico.
Climatización química: Altering the Mineral maquillaje of Rocks
El clima químico cambia la identidad misma de la roca al reaccionar con los minerales para formar nuevas sustancias más estables. El agua es el agente esencial, a menudo en combinación con gases disueltos como el dióxido de carbono y el oxígeno. El clima químico domina en climas cálidos y húmedos y es responsable de la formación de muchos minerales de arcilla y los paisajes de karst dramáticos de las regiones de piedra caliza.
Hidrolisis
La hidrolisis es la reacción química entre minerales y agua que conduce a la formación de nuevos minerales, típicamente arcillas. El ejemplo clásico es el clima de feldspar, un mineral común en granito, en arcilla kaolinita. La reacción consume iones de hidrógeno del agua y libera potasio soluble, sodio o iones de calcio. La hidrolisis es un proceso primario de formación del suelo porque produce las partículas de arcilla que dan agua.
Oxidación
El oxígeno disuelto en agua reacciona con minerales de hierro como pirite, olivino y biotite. El producto es óxido de hierro o hidroxido de hierro férrico, que da a las rocas templadas un color rojizo o amarillento. El rosting es el ejemplo más conocido. Este proceso debilita la estructura de roca y es particularmente prominente en las regiones con climas húmedos.
Carbonación y disolución
El agua de lluvia absorbe naturalmente el dióxido de carbono de la atmósfera y el suelo, formando un ácido carbónico débil. Este ácido reacciona con minerales carbonatos, especialmente calcita en piedra caliza y mármol, para producir bicarbonato de calcio soluble. El mineral se disuelve y se lleva en solución. Con el tiempo, la carbonación puede crear cavernas, hundimientos y la topografía de karst dramático que se encuentra en áreas como la región de la estatua de Kentucky.
El tiempo de solución también se aplica a otros minerales solubles, como el halito (sal de roca) y el yeso, que simplemente se disuelven en el agua. Este es un proceso menos común pero localmente importante.
Lluvia ácida y meteorología química antropógena
Actividades humanas, en particular la quema de combustibles fósiles, liberan dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno en la atmósfera. Estos gases reaccionan con vapor de agua para formar ácidos sulfúricos y nítricos, aumentando significativamente la acidez de la precipitación. La lluvia ácida acelera el clima químico de rocas carbonatadas y puede dañar estructuras hechas de piedra, como monumentos históricos al aire libre.
El tiempo biológico: La contribución viviente
Los organismos vivos, desde pequeñas bacterias hasta grandes árboles, contribuyen a la meteorización tanto en la forma física como en la química. Esta categoría transversal se integra a menudo en las secciones físicas y químicas, pero garantiza una atención separada debido a su influencia generalizada.
Meteorología Física Biológica
- Crecimiento de raíz: Como se mencionó anteriormente, la expansión de las raíces en las grietas puede arrasar las rocas.
- Animales de choque: Los gusanos de la Tierra, los topos, las hormigas y los roedores mezclan y rompen fragmentos de suelo y roca, exponiendo superficies frescas para el clima.
- Extensión de los líquenes: Los líquenes que crecen sobre superficies de roca pueden penetrar físicamente las microfracturas.
Meteorología Biológica Química
- Secreciones de líquenes y musgos: Muchos líquenes producen ácidos orgánicos que disuelven minerales, contribuyendo a la ruptura inicial de las superficies de roca desnuda. Este es un proceso clave en la sucesión primaria.
- ]Exudados de raíz: Las raíces vegetales liberan varios compuestos orgánicos y ácidos que pueden masticar y disolver nutrientes minerales, facilitando tanto la nutrición vegetal como el clima químico.
- Actividad microbiana: Los bacterias y hongos pueden oxidar o reducir los minerales, acelerar la disolución y producir ácidos orgánicos a través del metabolismo.
El clima biológico es especialmente importante en las primeras etapas de formación del suelo en superficies de roca frescas, como después de una erupción volcánica o retiro glacial.
Factores clave que influenza procesos de meteorización
El tipo y la tasa de meteorización en cualquier lugar determinado dependen de una compleja interacción de variables ambientales. Entender estos factores ayuda a explicar por qué los paisajes difieren tan dramáticamente en toda la Tierra.
Clima: El control de Dominant
La temperatura y la humedad son los factores climáticos más importantes. El clima químico se acelera en condiciones cálidas y húmedas porque el agua es el principal agente y las tasas de reacción química aumentan con la temperatura. El clima físico, especialmente el deshidratación de heladas, es más eficaz en climas fríos, húmedos con ciclos frecuentes de descongelación.En los desiertos secos, el clima es lento en general, aunque la expansión térmica y el crecimiento de cristal de sal pueden ser significativos.
Tipo de roca y composición mineral
No todas las rocas climatizadas a la misma velocidad. Las rocas impresionantes como el granito, compuestas principalmente de cuarzo y feldspar, son relativamente resistentes al clima químico porque el cuarzo es muy estable. Sin embargo, el feldspar puede eventualmente hidrolizarse a la arcilla. Las rocas ricas en minerales de carbonato (limestone, dolomite) son altamente susceptibles a la disolución química.
Topografía y pendiente
Las pendientes de agua son muy bajas y la erosión, que elimina el material climatizado y expone roca fresca a la meteorización. Esto suele dar lugar a suelos más finos. Las pistas suaves permiten infiltrar el agua, aumentar el clima químico y el desarrollo del suelo. El aspecto (la dirección de las caras de pendiente) también importa: las pendientes de la zona sur del hemisferio norte reciben más luz solar, son más cálidos y secos, y pueden variar el clima.
Cubierta de vegetación
Las raíces rompen mecánicamente rocas. Descomponer la materia orgánica libera ácidos y dióxido de carbono en el suelo, promoviendo el clima químico. La presencia de un recipiente de vegetación también puede moderar la temperatura extrema y atrapar la humedad, creando un microclima favorable al clima. En contraste, los paisajes estériles tienden a clima más lento.
Hora
El tiempo es un proceso lento que opera más de miles a millones de años. Cuanto más larga es una superficie de roca expuesta a los elementos, más tiempo se vuelve. Sin embargo, la tasa de climatización puede cambiar con el tiempo a medida que la superficie de roca desarrolla una corteza templada o como cambios climáticos.
De Rock a Suelo: El papel peatogénico del tiempo
La formación del suelo, o ]]pedogénesis], comienza cuando el material padre (la roca original o sedimento) sufre el clima. La transformación de roca sólida a un perfil de suelo estrato implica varias etapas superpuestas:
- Formación material de patrocinio: La roca se rompe al tiempo en el material regio-soso y no consolidado.
- El clima físico y químico continúa: El Regolith se reduce aún más en el tamaño de las partículas y se altera químicamente para producir minerales de arcilla y iones solubles.
- ]Acumulación de materia orgánica: Las plantas, los animales y los microbios añaden material orgánico (humus) a las partículas minerales. Este es el paso crítico que convierte el regordete en verdadero suelo. La materia orgánica une las partículas minerales en agregados, sostiene el agua y suministra nutrientes.
- Desarrollo de la casa: Con el tiempo, se forman capas distintas (horizones) dentro del perfil del suelo debido a diferencias en el tiempo, el lixiviamiento y el contenido de materia orgánica. El perfil típico incluye:
- O horizonte:] La capa orgánica rica (carpa).
- Un horizonte (topsoil): Oscuro, rico en minerales con materia orgánica; zona de intensa actividad biológica y lixiviación.
- E horizonte (capa de eluviación): Color claro, lixiviado de arcilla y minerales, a menudo arenosos (común en suelos forestales).
- B horizonte (subsuelo): Zona de acumulación donde se depositan arcilla, óxidos de hierro y otros materiales de arriba.
- C horizonte: El material padre meteorizado, alterado parcialmente el recolocamiento.
- horizonte:] La roca descubierta debajo.
Todo el proceso de roca fresca a suelo maduro puede llevar miles de años, con tarifas dependiendo en gran medida de los factores de clima discutidos anteriormente. Por ejemplo, en un clima cálido y húmedo con material de origen volcánico, la formación del suelo puede ocurrir relativamente rápidamente (en pocos siglos), mientras que en un clima seco y frío en roca de granito, puede tomar decenas de miles de años para desarrollar incluso una capa del suelo delgada.
Conclusión: El tiempo como la Fundación de la Vida
Los procesos de clima, tanto físicos como químicos, orquestan la lenta pero incesante transformación de la corteza rocosa de la Tierra en los suelos que apoyan los ecosistemas terrestres. Desde la fuerza de división del hielo en las crestas de montaña hasta la acción de disolución suave del ácido carbónico en la piedra caliza, cada mecanismo juega un papel específico en la ruptura de roca y liberación de los minerales necesarios para la vida.
Para más lectura, vea el USGS Weathering and Erosion overview], el ] artículo de Educación de la Naturaleza sobre el clima y la formación del suelo, y el Encyclopaedia Britannica entrada en el tiempo.