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La meteorización física. Parte 2

PICT0161Este post es la segunda parte del que presenté la semana pasada, de modo que deberían ir a leer esa entrada antes que ésta.

En ese momento respondí a las siguientes preguntas:

¿De dónde procede el término meteorización?

¿Qué subprocesos incluye la meteorización física?

Hoy comenzamos desde allí, describiendo cada uno de los procesos mencionados en el post del lunes pasado.

¿Qué es la expansión por alivio de sobrecarga?

Cuando las rocas se encuentran a cierta profundidad, soportan una considerable presión confinante, producto del peso de la columna sobreyacente, y de los materiales que las rodean.

Cuando la erosión las va desnudando, esa sobrecarga disminuye, lo que les permite una cierta expansión, que genera muchas veces diaclasas groseramente concéntricas y muy próximas entre sí. Es común, en tales casos la generación de lo que se conoce como sistema catafilar, por su semejanza con las capas o catáfilas de una cebolla.

El fenómeno en sí mismo es tanto atribuible a la meteorización mecánica, como al diastrofismo, entendiéndose por tal a la respuesta de deformación o ruptura de una roca, ante la aplicación de determinadas fuerzas y tensiones.

Sea cual sea el criterio que se prefiera aplicar, este proceso es sin embargo de la mayor importancia para el intemperismo, porque cada una de las superficies separadas desde el todo original, se constituye automáticamente en una vía de ingreso para el agua, y los demás agentes exógenos, capaces de acelerar la desintegración física, y la alteración química del material.

Este proceso suele ser tan lento como la mayoría de los geológicos, pero proveen a veces espectaculares ejemplos, pues algunas de sus manifestaciones son muy rápidas.

Cantos de basalto extraídos de fondos marinos muy profundos, se fracturan totalmente en pocas horas, al desaparecer las fuerzas confinantes que los mantenían intactos.

Es posible comprender mejor el fenómeno, si se lo compara con el procedimiento de descompresión de los buzos que han permanecido mucho tiempo a gran profundidad. Si la salida a la superficie fuera rápida, los pulmones virtualmente les estallarían por la veloz caída de la presión. Para evitar esto, la emersión se realiza por etapas programadas, o bien, en casos de emergencia, se lleva al nadador a cámaras especiales donde se va disminuyendo lentamente la presión.

También en los frentes de canteras recientemente abiertos, durante algunas horas, se evita la aproximación de los obreros, porque suelen producirse rupturas espontáneas, prácticamente explosivas.

¿Qué implica el proceso de contracción y dilatación térmicas?

A nivel teórico, la gran amplitud térmica que se genera en una roca expuesta en zonas desérticas, puede conducir a su ruptura, a través de un mecanismo que se conoce como termoclastismo o termoclastia (termós = temperatura; clasto= fragmento).

Esto es posible, en primer lugar, porque el bajísimo calor específico de la mayoría de las rocas, hace que una amplitud térmica atmosférica diaria de unos 60 a 70 ° C, común en los desiertos, alcance valores del orden de los 100 y aún más grados a nivel de la litología.

Por otra parte, es bien sabido que los materiales se contraen con el frío y se dilatan con el calor, lo cual implica esfuerzos y tensiones sobre los materiales.

Esto es casi despreciable sobre un fragmento de algún material homogéneo, pues en tal caso, la roca se contrae y dilata como un todo. No obstante, la mayoría de los cuerpos rocosos están compuestos por minerales de diferentes coeficientes de dilatación, por lo cual algunos, que se expanden más, ejercen presiones diferenciales sobre aquéllos que se dilatan menos.

Una repetición lo suficientemente larga de estos ciclos, podría llegar a desmenuzar la roca.

Hasta aquí, el análisis teórico. En la práctica, sin embargo, desde hace casi un siglo, se vienen realizando experimentos en los que las rocas se llevan a horno y a enfriamiento alternados, reproduciendo el equivalente de hasta 245 años en la naturaleza, sin obtener resultados apreciables.

Si bien algunos científicos intentaron por eso negar la termoclastia, hoy la postura es bastante más cautelosa. La explicación teórica se mantiene en pie, y se justifica su falta de éxito en el laboratorio, por una concurrencia de las siguientes causas:

  • La dilatación que se consigue en un horno, no respeta las condiciones de confinamiento, que al menos en su porción inferior, soportan las rocas en el medio natural.
  • La duración de los experimentos no es suficiente para alcanzar el estado de fatiga de alguno o alguno de los materiales que en la situación real, conduciría a su colapso.
  • Es muy probable que la contracción y dilatación sean más efectivas cuando van acompañadas de algún grado de otra forma de meteorización química o física, previa o simultánea, que el experimento no puede reproducir.

Es por todo esto que se sigue pensando en el termoclastismo como en un proceso real, si bien, no tan importante como alguna vez se pensó. Y mucho menos como el efecto dominante en la meteorización física.

La importancia de los ciclos térmicos se hace mucho mayor, cuando se alcanza en algún momento el estado de congelamiento, por un fenómeno que se verá a continuación.

¿Qué es la expansión por crecimiento de cristales?

El crecimiento de cristales dentro de un espacio relativamente confinado puede generar presiones suficientes para desintegrar lentamente las rocas.

El agua aumenta su volumen al congelarse en aproximadamente un 9 %. Por otra parte, como les he explicado ya en detalle, el agua se congela primero en su superficie.

Cuando una fractura o un espacio poroso de una roca se rellena con agua, en algún lugar geográfico que permita su congelamiento, la capa superficial se solidifica, confinando el resto del agua en su interior.

Esta presión confinante disminuye el punto de congelamiento, con lo cual el agua tiende a migrar hacia abajo a espacios y poros cada vez más pequeños. Alcanzará finalmente en algún lugar, una temperatura en la que comienza a congelarse, generando cristales de hielo que con cada nuevo aporte (que puede ser diario si el congelamiento se produce durante la noche, y el calentamiento solar descongela la cubierta, permitiendo más ingreso de agua), irán aumentando de tamaño, y ejerciendo gran presión sobre las paredes de roca que los contienen.

Este fenómeno se conoce como crioclastismo, crioclastia, gelivación o gelifracción.

En climas donde el congelamiento no se produce, son cristales salinos los que pueden crecer en las grietas, a partir de soluciones portadoras.

La depositación puede deberse a sobresaturación y precipitación, o a evaporación del solvente, o a cambios de presión y /o temperatura, reacciones químicas, etc.

Cualquiera que sea la causa de la formación de cristales, su crecimiento en grietas preexistentes, genera presiones suficientes para romper la roca, en el fenómeno que se conoce como haloclastismo o haloclastia.

¿Cómo se produce la extracción por coloides?

Los coloides son sistemas que reconocen dos fases: un dispersante, y una fase dispersa que se encuentra tan finamente dividida como para aproximarse a la dimensión molecular.

En los suelos existen naturalmente dos coloides: los orgánicos constituidos por el humus, y los inorgánicos representados por las arcillas. Ambos son sumamente activos desde un punto de vista físico químico, y tienden a generar intercambios en los que pueden modificar estructuras y combinaciones minerales preexistentes.

Desde el punto de vista meramente mecánico, tienen una gran capacidad de adhesión a las superficies que los contienen, razón por la cual cuando se movilizan, pueden arrancar partículas muy pequeñas de la roca, como se ha comprobado repetidamente en laboratorio.

¿Qué influencia tiene la actividad orgánica?

Muchos de los organismos presentes en un paisaje dado, participan de manera directa o indirecta en la disgregación de las rocas.

Si bien tienen alguna actividad química, en este post sólo nos ocuparemos de sus acciones mecánicas, que son quizás las más relevantes.

Una de las más conocidas, es el efecto de cuña ejercido por las raíces que crecen en grietas -preexistentes siempre- que resultan ostensiblemente magnificadas por su acción. ¿Quién no ha visualizado alguna vez, la destrucción de veredas por el crecimiento de las raíces de un árbol? De manera semejante, son atacadas las rocas, cuyos pequeños poros dan cabida originalmente a meros pelos radiculares, y a lo largo del tiempo se ven invadidas por raíces siempre en vías de expansión y engrosamiento. Ejemplo dramático aparece en la foto que encabeza este post.

Otro claro ejemplo es el pisoteo del ganado que genera un desgaste pocas veces tenido en cuenta. Para comprender este fenómeno, piénsese en las escalinatas de mármol de los edificios algo antiguos. Las partes centrales de los escalones, aquéllas que están más sujetas al roce, por el tránsito de las personas, están normalmente hundidas, o adelgazadas con relación a las partes exteriores, que sirven de testigos del deterioro. Si esto pueden provocarlo personas con pesos promedio de 60 a 80 kilos, ¿qué puede producir el continuo paso del ganado sobre rocas milenariamente expuestas a tal tránsito?

La acción de los animales cavadores- topos, tucos, vizcachas, y aún lombrices- no debe menospreciarse ni sobredimensionarse. Los efectos que producen son siempre sobre sedimentos previamente desagregados. No existe tan formidable vizcacha que pueda hacer su cueva en un granito fresco; pero sí es importante la movilización de materiales desde posiciones protegidas, hacia la superficie, en donde son sometidos a nuevos ataques, sobre todo químicos, o puestos a disposición de los agentes erosivos.

Por último, si consideramos la acción del hombre que es un ser vivo más (aunque a veces parezca no muy vivo, cuando no decididamente tonto 😀 ) los grados de alteración mecánica que puede generar en el paisaje son por un lado indiscutibles, y por el otro, muchas veces indeseables.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La foto que ilustra el post muestra el efecto del crecimiento de las raíces sobre una roca y es del Parque Yellowstone en USA. Y el texto de este post está basado en mi propio libro:

Argüello, Graciela. 2002. LOS RECURSOS SUELO Y AGUA. Libro de Texto para el Trayecto Ciencias de la Tierra, del PROGRAMA DE POSTITULACION EN CIENCIAS NATURALES, de la F.C.E.F. y Naturales de la U.N.Cba. Versión actualizada, corregida y aumentada.86 págs. ISBN Nº987-9406.

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