Come i processi di meteorizzazione Affect Soil Formation

Il meteorismo avviene su una scala temporale che va da decenni a milioni di anni, e la sua intensità dipende dall'interazione tra clima, topografia, organismi e tempo. Senza tempo, la Terra sarebbe coperta di roccia sterile, incapace di sostenere gli ecosistemi complessi a cui dipeniamo.

Tipi di processi di meteorizzazione

I geoscienziati tradizionalmente raggruppano le condizioni meteorologiche in tre categorie principali: fisico (meccanico), chimico e biologico. In realtà, questi processi spesso lavorano insieme sinergicamente, ma la comprensione di ogni tipo chiarisce separatamente i loro meccanismi e gli effetti distinti sulla formazione del suolo.

Fisico (meccanico) Meteo

Le intemperie fisiche spezzano le rocce in pezzi più piccoli senza alterarne la composizione chimica, aumentando così l'area di superficie disponibile per le reazioni chimiche, accelerando le atmosfere complessive.

• Freeze-thaw (congelamento del gelo): Le infiltrazioni d'acqua in crepe, congela, si espande di circa il 9%, esercita una pressione enorme.
• Esfoliazione (scarica): Quando la roccia sovrastante viene rimossa dall'erosione, la roccia sottostante si espande e si rompe parallelamente alla superficie, producendo lastre simili a fogli.
• Abrasione:[] Le particelle di roccia trasportate da vento, acqua o raschio di ghiaccio contro le superfici, indossandole giù. I letti di corrente e le valli glaciali mostrano forti caratteristiche di abrasione.
• L'espansione e la contrazione termici:[] In ambienti aridi con ampie oscillazioni di temperatura giornaliere, i minerali si espandono e si contraggono a tariffe diverse, portando alla disintegrazione granulare.

I prodotti delle condizioni meteorologiche fisiche, di sabbia, di limo e di ghiaia, formano il quadro grossolano del suolo, ad esempio, il meteorismo del granito nella Sierra Nevada produce una sabbia di quarzo abbondante, creando suoli grezzi e ben disegnati.

Meteorizzazione chimica

Le intemperie chimiche comportano la trasformazione di minerali formanti a roccia in minerali nuovi e più stabili attraverso reazioni con acqua, ossigeno, anidride carbonica e acidi organici. Questo processo rilascia sostanze nutritive solubili e crea particelle sottili che contribuiscono alla fertilità del suolo.

• Hydrolysis:[] L'acqua reagisce con minerali di silicato per formare minerali di argilla e rilasciare cationi come potassio, sodio e calcio. Ad esempio, l'idrolisi di feldspato produce argilla kaolinite, una componente comune del suolo nelle regioni tropicali umide.
• Ossidazione:[] L'ossigeno sciolto in acqua o nell'atmosfera reagisce con minerali portanti di ferro, convertendo ferro ferroso (Fe2+) in ferro ferrico (Fe3+). Questo forma ossidi di ferro rossastro o giallastro come ematite e goethite, dando molti suoli il loro colore caratteristico.
• Carbonazione:[ L'anidride carbonica dall'atmosfera e dalla respirazione si dissolve in acqua per formare un acido carbonico debole. Questo acido reagisce con minerali carbonati come calcite, dissolvendo calcare e creando grotte e buche.
• Ssoluzione:[]] L'acqua pura può dissolvere alcuni minerali, soprattutto evaporiti come l'alilite e il gesso. Anche il quarzo si dissolve lentamente nelle acque naturali, contribuendo a piccole quantità di silice.

I tassi di meteorologia chimica aumentano con temperatura e umidità; ambienti caldi e umidi come il bacino amazzonico sperimentano un'intensa alterazione chimica, producendo terreni profondi e altamente atmosferici dominati da minerali resistenti come il quarzo e il caolinite.

Meteorologia biologica

Gli organismi viventi svolgono un ruolo attivo sia nella ripartizione fisica che chimica delle rocce. Le atmosfere biologiche includono forze meccaniche dalle radici e dagli animali da tana, nonché cambiamenti chimici guidati dai prodotti metabolici.

• Le radici vegetali:[]] Le radici crescono in crepe e le allargano come si ispessiscono, agendo come cunei naturali. Gli essudati di radice contengono acidi organici che dissolvono minerali intorno alla zona radice (rhizosphere).
• Licheni e muschi: Questi organismi pionieri si attaccano alla roccia nuda, secernendo gli acidi che incidono la superficie e accelerano le atmosfere chimiche, intrappolano anche la polvere e la materia organica, iniziando la formazione del suolo.
• Animali di rivestimento:[] I vermi di terra, le formiche, le talpe e i roditori mescolano gli strati del suolo e portano materiale minerale fresco alla superficie, promuovendo ulteriori atmosfere.
• Microrganismi:[ I batteri e i funghi producono acidi organici, chelanti composti e enzimi che frantumano i minerali. Alcuni microbi ossidano ferro o zolfo, contribuendo direttamente al meteorismo chimico.

Le atmosfere biologiche sono particolarmente significative nelle prime fasi della formazione del suolo su superfici fresche come i flussi di lava o la resistenza glaciale. La combinazione di pressione delle radici, acidi organici e attività microbica accelera la trasformazione della roccia in suolo molto più veloce dei processi abiotici da soli.

Il ruolo del meteo nella formazione del suolo

Il meteorismo è il primo passo nella conversione del materiale genitore in suolo. I detriti atmosferici, mescolati con materia organica, aria, acqua e organismi viventi, formano il sistema dinamico che chiamiamo suolo.

Influenza sulla texture del suolo

La consistenza del suolo si riferisce alle proporzioni relative di sabbia, limo e particelle di argilla. Il clima fisico tende a produrre frammenti di cesoia (massa e ghiaia), mentre il meteorismo chimico genera particelle più sottili (sil e argilla). Ad esempio, nei climi aridi dove domina l'argille fisico, i suoli sono spesso sabbiosi o rocciosi.

Impatto sulla composizione del suolo

La composizione minerale di un terreno riflette il materiale genitore e il regime meteorologica. Il meteorismo di rocce felsiche come il granito produce terreni ricchi di quarzo, feldspato e argilla caolinita. Il meteorismo di rocce mafiche come il basalto produce terreni alti in ferro e magnesio ossido di ferro e di magnesio, spesso color scuro e ricco di nutrienti.

Nutriente rilascio e fertilità del suolo

Come le intemperie abbattere i minerali, rilascia elementi essenziali per la crescita delle piante: potassio da feldspati, calcio da feldspati e carbonati, magnesio da olivina e piroxene, fosforo da apatite, e tracce micronutrienti. Il tasso di rilascio di sostanze nutritive dipende facilmente dalla meteorologia dei minerali.

Fattori che affettano le tariffe meteo

La velocità e lo stile di meteorologia variano notevolmente in tutto il mondo. Cinque fattori principali controllano questi tassi: clima, materiale genitore, topografia, organismi e tempo. Capire questi aiuta a spiegare perché i suoli differiscono da una regione all'altra.

• Climate:[ Il fattore più influente. Temperatura e precipitazioni controllano direttamente i tassi di reazione chimica e l'attività biologica. Caldo, clima umido accelerano il meteorismo chimico; clima freddo e secco favoriscono processi fisici come il gelo che bagna. Ad esempio, i terreni in laterizio profondo e rosso dei tropici derivano da un intenso clima chimico sotto le alte precipitazioni.
• Materiale del regalo:[ La composizione e la struttura rocciosa determinano quanto facilmente si verificano i tempi. Limestone si dissolve facilmente; la quarzite resiste sia all'attacco fisico che chimico. Fratture, piani di biancheria da letto e porosità accelerano anche le intemperie fornendo percorsi per acqua e radici.
• Topografia:[] Angolo di pendenza e aspetto influenzano il drenaggio e la temperatura dell'acqua. Le piste di scarico gettano acqua, riducendo le atmosfere chimiche ma promuovendo l'erosione fisica. Le aree piane conservano l'acqua, favoriscono l'alterazione chimica e l'accumulo del suolo.
• Organismi:[ Copertura della vegetazione, comunità microbiche e attività animale migliorano tutti gli agenti atmosferici. Le foreste producono più acidi organici che praterie, accelerando la ripartizione chimica.
• Tempo:] Il tempo è lento. I giovani terreni (ad esempio, su una recente cenere vulcanica) contengono molti minerali atmosferici; i vecchi terreni (ad esempio, su paesaggi antichi) sono dominati da minerali resistenti e argille secondarie. Il grado di sviluppo del suolo è spesso utilizzato come indicatore relativo dell'età nella geomorfologia.

Questi fattori interagiscono in modi complessi, ad esempio nelle regioni montagnose, la tomaia ripida può compensare gli effetti di un clima umido erosivando rapidamente materiale atmosferico, mantenendo terreni sottili e giovanili.

Meteo e Orizzonti del suolo

Come procedono le intemperie, il terreno accumulato sviluppa un profilo verticale composto da strati distinti chiamati orizzonti. Le caratteristiche di ogni orizzonte riflettono i processi meteorologici dominanti che agiscono a quella profondità.

• O orizzonte:[ strato superficiale ricco di organici, composto da lettino per piante decompostanti.
• Un orizzonte:[] Topsoil, dove la materia organica è mescolata con particelle minerali. L'irraggiamento chimico può rimuovere sali solubili e argilla, ma la miscelazione fisica da parte degli organismi è alta.
• E orizzonte:[] Strato eluviato (spesso più leggero colorato), dove l'acqua percolante verso il basso ha rimosso argilla, ferro e ossidi di alluminio.
• orizzonte:[] Subsoil, arricchito in argilla, ossidi di ferro e carbonati che sono stati trasportati dall'alto (illuviazione).
• orizzonte C:[] Materiale genitore climatizzato, costituito da roccia parzialmente frammentata e saprolite. Le atmosfere fisiche e chimiche sono ancora attive ma meno intense rispetto agli orizzonti superiori.
• R orizzonte:] Pista di cinta non bagnata.

Nelle regioni aride dove il clima chimico è limitato, gli orizzonti del suolo possono essere scarsamente sviluppati, con un sottile orizzonte A su roccia fratturata. Nei tropici umidi, i profili profondi e intensamente atmosferici possono estendere decine di metri, con gli orizzonti B ricchi di argilla spessi e le croste di ferro (laterite). La sequenza dell'orizzonte è un archivio diretto della storia meteorologica di un sito.

Importanza pratica del Meteo nella gestione del suolo

La comprensione dei processi meteorologici consente ai gestori terrestri e agli agricoltori di prendere decisioni informate. Ad esempio, i terreni formati su calcare sono spesso ben nutriti e ricchi di calcio, mentre quelli sul granito possono richiedere applicazioni di calce per aumentare il pH. Nelle regioni umide, le condizioni atmosferiche chimiche possono portare a basi nutrienti, che richiedono regolari cambiamenti di fertilizzazione.

Il cambiamento climatico sta alterando i tassi di meteorizzazione in molti ecosistemi. L'aumento delle temperature e i cicli di precipitazioni spostanti possono accelerare il meteorismo chimico in alcune regioni, potenzialmente rilasciare più nutrienti, ma anche aumentare il consumo di anidride carbonica attraverso il meteorismo silicato. Questo ciclo di feedback tra meteo e clima è stato un obiettivo fondamentale di USGS ricerca sulla sostenibilità del suolo.

Conclusioni

I processi di meteorologia sono il motore della formazione del suolo, abbattendo la roccia e rilasciando i minerali e i nutrienti che sostengono la vita terrestre. Il meteorismo fisico crea il quadro fisico, il meteorismo chimico trasforma i minerali e rilascia i nutrienti, e il meteorologia biologica accelera entrambi. L'interazione tra questi processi, modulato dal clima, dalla topografia, dal materiale genitore, dagli organismi e dal tempo, produce la notevole diversità dei terreni che osserviamo intorno al mondo.