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Meteorización química

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Planteamiento

La meteorización química es un proceso que consiste en la descomposición o rotura de las rocas por medio de reacciones químicas. La descomposición se debe a la eliminación de los agentes que cementan la roca, e incluso afectan a los enlaces químicos del mineral. Es posible que en el proceso, y debido a las reacciones químicas, se formen materiales nuevos. El calibre de los materiales se siempre muy reducido: arcillas, margas, limos, arenas. Su acción es muy notable en la formación del relieve de rocas masivas, cárstico, rocas metamórfica y volcánicas.

Algunos autores consideran la meteorización química como sinónimo de disolución y otros lo hacen sinónimo de alteración. Comprende dos procesos básicos la disolución y la alteración (oxidación, hidratación e hidrólisis).

Disolución

La disolución (solución o corrosión) es un proceso físico que consiste en la disociación de las moléculas en iones gracias a un agente disolvente, en nuestro caso el agua. Este proceso no implica ninguna transformación en la composición química del material disuelto. Una vez disueltos los materiales se precipitan al desaparecer el agente disolvente. Frecuentemente esta precipitación se hace en el mismo lugar de la disolución.

La eficacia de la disolución depende de la naturaleza de la roca, sobre todo de su permeabilidad. Las rocas sedimentarias son más sensibles a la disolución, particularmente las evaporitas (sal, yeso) pero la presencia de ciertos compuestos en disolución (como el anhídrido carbónico) aumenta el poder disolvente del agua, haciendo que otras rocas, como la caliza, sea, también, fácilmente atacada. Las aguas alcalinas atacan muy eficazmente las rocas silíceas. También hay que tener en cuenta que la disolución es más eficaz cuanto mayor es la humedad y la temperatura, y también con la persistencia de la humedad sobre la roca, por lo que es más efectiva en las rocas cubiertas por un manto vegetal.

Podemos diferenciar dos tipos de disolución: la disolución, propiamente dicha, que afecta a las evaporitas, y la disolución cárstica (o carbonatación), propia de las rocas carbonatadas y que es responsable del relieve cárstico. La disolución cárstica conlleva al existencia de agua acidula (que lleva en disolución ácido carbónico) que ataca a rocas que contengan calcio, sodio, potasio y, en general, óxidos básicos.

La formación del relieve cárstico implica un proceso muy complejo que combina otras reacciones químicas o físicas. En general consta de tres etapas: la disolución directa por acción del agua, la acción química del ácido carbónico (hasta consumirse), que produce bicarbonato cálcico y la captación de nuevo gas carbónico para repetir las dos primeras fases. La disolución cárstica presenta una eficacia diferente dependiendo de la temperatura y la humedad ambiental, así como de la cubierta vegetal.

Tras la disolución aparecen residuos insolubles, residuos de disolución, como la arena y la arcilla de descalcificación: terra rossa o arcillas con sílex. Los elementos disueltos también pueden precipitar tras una migración. Estas acumulaciones pueden ser notablemente potentes y forman costras, como los encostramientos de las estepas semiáridas, y las corazas y caparazones de las sabanas.

Alteración

La alteración es un proceso químico que consiste en la transformación total o parcial de las moléculas en iones gracias a un agente disolvente, en nuestro caso el agua y el aire. Este proceso implica una transformación en la composición química del material disuelto, por lo que encontramos minerales de neoformación. Puede alcanzar profundidades notables, hasta 30 metros, alteración profunda, en los que aparecen regolitos, formados sobre todo por arcillas y conocidas como mantos de alteración o alteritas. Los productos resultantes tienen calibres muy pequeños, que pueden ir desde el tamaño granular hasta los coloides. Las alteritas en las que predominan las pizarras son más arcillosas y en las que predominan las areniscas y los granitos más arenosas.

La alteración es un proceso controlado por la humedad, la temperatura y la presencia de vegetación, a mayor temperatura y humedad más eficacia, y ataca sobre todo a las rocas metamórficas de textura cristalina y composición silícea.

Tres son los mecanismos básicos de alteración: oxidación, hidratación e hidrólisis.

Oxidación

El proceso de oxidación se produce por el contacto del aire con las rocas en cuya composición entra minerales que se pueden combinar con el oxígeno: férricos, carbonatos, sulfuros, etc. para formar óxidos e hidróxidos. Es el mecanismo de alteración más generalizado, pero el de menor transcendencia morfológica, ya que no penetra más que unos milímetros.

Las rocas oxidadas presentan una pátina superficial, del color de oxidación del mineral (rojo en la rubefacción del hierro), que favorece los mecanismos de desagregación y fragmentación.

Hidratación

La hidratación afecta a las rocas por minerales cuyos compuestos reaccionan con el agua fijando sus moléculas. Afecta a rocas con un metamorfismo débil (esquistos, pizarras) compuestas por silicatos alumínicos que al hidratarse se transforman en arcillas, más sensibles a los agentes erosivos.

También afecta a algunas evaporitas, como la anhidrita que se transforma en yeso.

La hidratación es más eficaz cuanto mayor es la humedad y la temperatura, y la existencia de una cobertera vegetal.

Hidrólisis

La hidrólisis es el principal tipo de alteración, el proceso que más transcendencia tiene en la formación del relieve de las rocas metamórficas y el que más profundamente ataca a las rocas.

La hidrólisis es un proceso químico que consiste en el desdoblamiento de una molécula en presencia del agua (concretamente los iones H+, que hacen que el agua se comporte como un ácido débil). La consecuencia es la destrucción de los edificios cristalinos, dando lugar a la progresiva separación y lavado de la sílice, la mica, los feldespatos y cualquier otro elemento que componga la roca. Como consecuencia se forman minerales arcillosos y residuos metálicos arenosos.

En ausencia de procesos de transporte (a causa de la existencia de una cubierta vegetal, por ejemplo) no se produce reducción del volumen inicial de la roca. Sin embargo la progresiva transformación de la roca en materiales más porosos va haciendo profundizar el frente de alteración.

La hidrólisis es más eficaz cuanto mayor es la humedad y la temperatura, y la existencia de una cobertera vegetal, que controlan la velocidad de las aguas de percolación (penetración del agua en el suelo). La lixiviación del suelo es fundamental para que tengan lugar los procesos de hidrólisis ya que el agua de lluvia apenas tiene iones H+, son los ácidos procedentes de la descomposición de los seres vivos los que cargan el agua con iones H+.

Podemos distinguir tres grados de alteración hidrolítica, en función de las características de la argilización. En el primer grado se forman arcillas montmorilloníticas, caracterizadas por la presencia de complejos silicatos alumínicos y sílice. Son de color ocre o rojo y muy plásticas, por lo que absorben grandes cantidades de agua, lo que hace aumentar su volumen. En el segundo grado se forman arcillas caoliníticas, caracterizadas por la escasez de sílice y la neoformación de arcillas claras, que tienen una menor capacidad de absorción de agua. El caolín es la arcilla y la caolinita el silicato alumínico hidratado. El tercer grado consiste en la laterización, cuando se ha eliminado totalmente el sílice y en las arcillas se concentran elementos residuales en forma de hidróxidos de aluminio y hierro, los cuales pueden formar corazas de gran consistencia (lateritas). Se trata de una arcilla endurecida, como un ladrillo muy frecuente en los países tropicales húmedos.

Referencias

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Notas