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Geología 2º Bachillerato Procesos geológicos externos 1 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete UNIDAD 8. PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS 1. INTRODUCCIÓN. La geosfera sufre cambios a lo largo del tiempo, muchas veces imperceptibles a nuestros ojos al ser muy lentos, del orden de miles a millones de años. Las fuerzas modificadoras de la litosfera se conocen como agentes geológicos. Estos agentes pueden actuar tanto desde el interior (agentes geológicos internos) como desde el exterior de la litosfera (agentes geológicos externos). Los primeros son responsables de la creación del relieve, mientras que los segundos se encargan de su destrucción o, mejor dicho, del modelado del mismo. El resultado es el denominado ciclo geológico. Se trata de un ciclo cerrado donde los materiales se van “reciclando” continuamente. La geomorfología es la ciencia que estudia las formas de la superficie terrestre y sus orígenes. El modelado del relieve terrestre es el resultado de la actividad de los agentes geológicos externos e internos ayudados por la gravedad. 1.1. Agentes y procesos geológicos externos. Se denominan agentes geológicos externos al conjunto de factores que moldean, cambian y reestructuran la corteza terrestre. Su acción y efectos tienen lugar en el exterior de la corteza terrestre, en la interfase con la atmósfera, hidrosfera y biosfera. Constituyen los fenómenos de la geodinámica externa. Estos procesos corren a cargo de los agentes geológicos externos, que son las distintas manifestaciones de: - Atmósfera: gases, temperatura, viento... - Hidrosfera: hielo, nieve, ríos, torrentes, lluvia, aguas subterráneas, aguas marinas. - Biosfera: microorganismos, plantas y ser humano. El motor que pone en marcha estos agentes es la energía solar. Esta dinámica exterior se ve ayudada por la energía gravitacional que se pone de manifiesto principalmente en las mareas y en los movimientos a través de las pendientes. Los agentes geológicos externos actúan sobre la superficie terrestre produciendo los denominados procesos geológicos externos que son: Meteorización. Es el conjunto de cambios que sufren los materiales de la litosfera en contacto con la atmósfera, la hidrosfera o la biosfera que actúan como agentes geológicos externos. El agua es el agente principal causante de la meteorización, pero hay que tener en cuenta también Geología 2º Bachillerato Procesos geológicos externos 2 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete el viento, el hielo o los seres vivos. Hay, por tanto, tres tipos de meteorización: física, química y biológica (fueron estudiados en el tema anterior). Erosión. Consiste en el desgaste y la movilización por los agentes de transporte de los materiales meteorizados. Conlleva la denudación del relieve y la pérdida de material desde las zonas más elevadas. En ocasiones es difícil separar de los procesos de transporte. Transporte. Consiste en el traslado de los materiales disgregados hasta las cuencas de sedimentación. Como en el caso de la erosión, las modalidades de transporte son diferentes según el agente (agua, hielo, viento, gravedad) y el tipo de material transportado Las principales formas de transporte por el agua son: disolución, flotación, rodadura, arrastre, saltación y en suspensión. También puede darse el transporte por elementos (caída libre y reptación) o en masa (deslizamiento y solifluxión), si el agente actuante es la gravedad. Sedimentación. Es el proceso de acumulación de materiales después de haber sido erosionados y transportados. Las características de los depósitos dependen de la naturaleza del agente de transporte. En el caso de los de los ríos, mares o viento el material se sedimenta cuando el movimiento en el medio se reduce por debajo de la velocidad de deposición de la carga. En el caso del hielo la sedimentación se produce cuando encuentra un obstáculo o cuando la masa de hielo alcanza su máxima extensión espacial. Generalmente las partículas pequeñas necesitan velocidades pequeñas para sedimentarse. Diagénesis o litificación sedimentaria. Es el conjunto de procesos físicos, químicos y biológicos que sufren los materiales desde su sedimentación hasta el comienzo del metamorfismo, o hasta ser nuevamente expuestos a la meteorización como consecuencia de un proceso de erosión. La diagénesis es parte de la formación de una roca sedimentaria y varía en función de las características del sedimento y del ambiente sedimentario, En conjunto los procesos externos tienden a nivelar la topografía del terreno, destruyendo zonas elevadas y rellenando las deprimidas. 1.2. Factores condicionantes del modelado del relieve. La acción de los agentes geológicos externos está condicionada por varios factores: El clima: es el factor principal pues determinará cuál será el principal agente geológico externo actuante. Por ejemplo en zonas desérticas predomina la acción erosiva del viento frente a la del agua, formándose ramblas, uadís (torrentes ocasionales), erg (desierto de arena), dunas... En Geología 2º Bachillerato Procesos geológicos externos 3 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete regiones templadas el principal agente modelador es el agua, fundamentalmente los ríos y torrentes. En regiones polares el principal agente modelador es el hielo. La litología: así, un mismo agente geomorfológico, actuando sobre rocas de distinta naturaleza, originará formaciones o formas de relieve diferentes. Por ejemplo, las rocas arcillosas son impermeables y propician la aparición de redes fluviales, pero también son fácilmente erosionables y, si no están protegidas por vegetación pueden dar lugar a barrancos y cárcavas. Las rocas graníticas son duras pero sensibles a la descomposición siendo característica la formación de agujas, aristas y picos, o de berrocales. Las rocas calizas son duras pero permeables por lo que pueden sufrir procesos de disolución y originar gargantas, lapiaces o el característico modelado kárstico. La estructura geológica o disposición de los materiales: por ejemplo la presencia de planos de estratificación, su buzamiento o inclinación, la existencia de pliegues, diaclasas o fallas ejercerán un control fundamental sobre las formas de relieve. Factores antrópicos: relacionados con el hombre. Son importantes en principio a nivel local. Por ejemplo: construcción de embalses, carreteras, trasvases, túneles y otras obras públicas... 2. EL SUELO Como consecuencia de la meteorización, la superficie terrestre continental se va denudando y el relieve se va modelando. Los minerales resultantes de la descomposición de las rocas pueden constituir la mayor parte del regolito residual que recubre las grandes masas de rocas. Regolito es el término general usado para designar la capa de materiales no consolidados, alterados, como fragmentos de roca, granos minerales y todos los otros depósitos superficiales, que descansa sobre roca sólida inalterada Pero el suelo no es una simple capa de materiales disgregados resultado de la meteorización física y química (regolito), sino que deben intervenir los seres vivos que colonizan el suelo y viven en su interior. Por tanto, el suelo es un conjunto de materiales alterados que aparecen estructurados en bandas u horizontes y que se origina por la evolución geológica y biológica del regolito. El suelo es una capa viva que nace de la interacción entre la geosfera, la atmósfera y la biosfera. Es dinámico, cambia con el tiempo y tiene un desarrollo peculiar. El suelo es esencial para la vida, como lo es el aire y el agua,y se considera un recurso no renovable dado el tiempo que tarda en formarse. Es un elemento de enlace entre los factores bióticos y abióticos y se le considera un hábitat para el desarrollo de las plantas al tiempo que constituye un medio ecológico particular para ciertos tipos de seres vivos. En el suelo podemos distinguir tres fases: - Fase sólida (50%). La más estable. Comprende una parte inorgánica y otra orgánica. Respecto a la materia inorgánica, en un suelo podemos encontrar sales minerales (carbonatos, sulfatos, nitratos, fosfatos, óxidos…) y fragmentos de roca, resultado de la meteorización de la roca madre. La parte orgánica del suelo está formada por materia orgánica amorfa llamada humus o mantillo, así como de compuestos húmicos en estado coloidal. - Fase líquida (25%). El componente líquido de los suelos, denominado solución del suelo, es sobre todo agua con varias sustancias minerales en disolución (iones Na, K, Ca, Mg, Cl, nitratos, carbonatos, sulfatos, fosfatos…), cantidades grandes de oxígeno y dióxido de carbono disueltos y Geología 2º Bachillerato Procesos geológicos externos 4 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete en disolución coloidal arcilla, humus y complejos arcillo- húmicos. - Fase gaseosa (25%). De similar composición a la atmósfera, aunque con menor contenido de oxígeno (20%) y mayor de CO2 (0,5-1%). En cuanto a los organismos del suelo, son imprescindibles para el correcto funcionamiento del suelo, su formación y evolución. Le proporcionan fertilidad y estructura. Podemos destacar: bacterias (responsables de la humidificación y mineralización de la materia orgánica), protozoos, algas y cianobacterias, hongos (descomponen celulosa y lignina), artrópodos, etc. Constituyen el edafón del suelo. 2.1. Factores formadores de un suelo. Son varios los factores que, de forma combinada, influyen en la formación de un suelo: El clima es el factor más importante pues va a ser la cantidad de agua el condicionante principal de los procesos edafológicos, hasta el punto de que un mismo tipo de roca en climas diferentes origina suelos distintos. El agua es el agente de meteorización química más importante y el balance evaporación-precipitación origina un perfil u otro. Por otro lado, las elevadas temperaturas favorecen la formación de suelos; por el contrario las bajas retardan y paralizan las reacciones químicas y, por tanto, la formación del suelo. Además, en climas templado-húmedos se desarrollan abundantes organismos vivos y sus restos se degradan pronto por la intensa acción bacteriana, con lo que se forman ácidos orgánicos, que contribuyen a la descomposición química de las rocas. El clima, al influir sobre el suelo, influirá también sobre la vegetación. La litología y el material parental. Material original a partir del cual se forma el suelo. Puede ser roca o incluso otro suelo. Va a determinar la dureza o grado de compactación del suelo y su composición química-mineralógica. El relieve es también un factor determinante, incidiendo en la formación de suelos en tres aspectos. Primeramente la infiltración del agua es mayor en relieves llanos que montañosos, por lo que los procesos edafogenéticos son más activos en los primeros. En segundo lugar, la erosión es mayor en relieves acusados que en zonas llanas por lo que los suelos evolucionados y bien estratificados son propios de estas últimas. Por último, la orientación de las laderas incide en los procesos de meteorización química siendo la evaporación más lenta en zonas de umbría, con una mayor meteorización química y suelos bien desarrollados, mientras que en las zonas de solana es menor. Los seres vivos también influyen en el desarrollo del suelo, así como la descomposición de sus residuos. Los líquenes son los primeros organismos colonizadores de la roca e inician los procesos de meteorización biológica. La importancia de organismos, sobre todo vegetales, es decisiva. Las plantas, además de contribuir a la degradación mecánica con sus raíces, toman sales minerales del suelo. Al morir las plantas estas sales vuelven al suelo, pero a distinto nivel y además su materia orgánica será descompuesta por microorganismos (hongos y bacterias) formando humus y ácidos húmicos (en rocas madres distintas, con clima similar y vegetación similar resultarán suelos parecidos o iguales). Los animales Geología 2º Bachillerato Procesos geológicos externos 5 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete aportan materia orgánica con sus cadáveres y excrementos. Algunos, como las lombrices de tierra, desempeñan un papel muy importante como transportadores y mezcladores de la materia orgánica y la mineral. El tiempo necesario para que un suelo desarrolle las diferentes capas u horizontes dependerá de la interrelación de los diferentes factores mencionados. Bajo condiciones ideales, doscientos años pueden bastar para desarrollar un perfil de suelo reconocible, pero si las circunstancias son adversas el tiempo puede extenderse a varios miles de años lo que hace que el suelo se considere un recurso no renovable según la escala temporal humana. Los factores antrópicos también inciden de múltiples formas y generalmente de forma negativa en la formación y desarrollo del suelo. La deforestación masiva, los incendios forestales, la contaminación, la sobreexplotación agrícola y ganadera y la urbanización son prácticas nocivas para el suelo. Sin embargo, también podemos contribuir positivamente reforestando, mediante el abonado, etc. 2.2. Edafogénesis. Es el proceso de formación del suelo. La maduración de un suelo autóctono (in situ) sobre la roca madre subyacente ocurre de un modo paralelo a la sucesión ecológica de la comunidad que sustenta, tendiendo al estado clímax o de máxima maduración. Consta de dos procesos: • Génesis o meteorización: alteración de los materiales originales, como vimos anteriormente. Es una fase anterior y simultánea a la diagénesis. • Diagénesis o desarrollo del perfil del suelo: conjunto de procesos que distribuyen los materiales resultantes de la meteorización en distintos horizontes, desde la superficie hasta la roca madre. El agua es el principal agente que distribuye los materiales, fundamentalmente hacia abajo del perfil. Puede ocurrir, sin embargo, que los suelos se formen sobre materiales que los agentes geológicos han transportado de otros lugares (terrazas fluviales, morrenas…). Son los llamados suelos alóctonos y en este caso la formación es más rápida pues el material ya está meteorizado. 2.3. El perfil del suelo Se llama perfil de un suelo a la estructura en capas u horizontes en las que se disponen los componentes del suelo, observable en un corte transversal del mismo. Existen cuatro tipos de Geología 2º Bachillerato Procesos geológicos externos 6 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete horizontes básicos: A, B, C y D que están relacionados con la madurez del suelo (a más madurez, más desarrollo de los horizontes). Cada suelo contiene uno o más horizontes, pero no tiene por qué contenerlos todos. Horizonte A: llamado también orgánico o de lixiviado. De color oscuro, constituye el suelo de superficie, la capa arable, con alto contenido en materia orgánica mezclada con materia mineral. Puede alcanzar 60 cm de profundidad. Contiene gran cantidad de humus que disminuye con la profundidad. Se ve drenado constantemente por el agua que discurre a las capas inferiores, la cual arrastra los coloides y las sales minerales no retenidas en los complejos arcillo-húmicos a las zonas profundas del suelo, por lo que a lazona inferior de este horizonte se le llama horizonte de lavado o eluvial y su color es más claro. Se subdivide a su vez en otros subhorizontes: A00, A0, A1, A2… Horizonte B: llamado iluvial o de acumulación, constituye el subsuelo y comprende las capas en las cuales tiene lugar la deposición del material llegado de la capa superficial. Presenta colores tonos claros debido a la escasez de materia orgánica y riqueza de sales minerales. Es la zona de acumulación de materiales en suspensión o arcillas, y en regiones áridas de carbonato cálcico y sales que originan costras. Puede alcanzar hasta 1 m de espesor. Sus subhorizontes se denominan B1, B2... Los horizontes A y B se denominan solum o suelo genético formado por los procesos del suelo. Horizonte C: Es la roca madre fragmentada, resultado de la meteorización de la roca subyacente que ha formado la fase mineral del suelo. Horizonte D (o R): es el más profundo y lo constituye la roca madre consolidada, sin meteorizar. 2.4. Propiedades del suelo. Las propiedades del suelo determinarán su uso y gestión. Son entre otras: Color: Depende de sus componentes y puede usarse como medida indirecta de otras Geología 2º Bachillerato Procesos geológicos externos 7 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete propiedades: el rojo indica la presencia de óxidos de hierro, el amarillo de óxidos de hierro hidratados, blanco y gris de cuarzo, yeso y caolín; negro y marrón materia orgánica,…etc. Textura o composición granulométrica de un suelo esta expresada por la distribución del tamaño de las partículas sólidas que comprenden el suelo. Se distinguen tres tipos de textura: limosa (+70% limo), arcillosa (+70% arcilla) y arenosa (+70% arena). Un buen suelo debe tener partículas de todos los tamaños en una proporción equilibrada. Si esto se cumple tendremos suelos francos, capaces de retener agua por su contenido en arcillas, pero sin encharcarse. Estructura. Es la disposición y estado de agregación o cohesión de los componentes edáficos sólidos. La estructura influye en el drenaje, contenido en gases y lavado de nutrientes. Dos características nos permiten evaluar el tipo y estabilidad de la estructura: porosidad y permeabilidad. La `porosidad es el volumen de espacios vacíos del suelo, expresado en %. Un suelo arcilloso puede tener una porosidad superior al 70% mientras que uno arenoso entre un 20-40%. La permeabilidad es la velocidad de es la velocidad de infiltración del agua en el suelo saturado. Se produce por gravedad. Aumenta con los huecos y con el contenido en materia orgánica. Los suelos de estructura estable son permeables, los de estructura particular son poco permeables. Reserva de agua = Ri + P – D – E – Ev; en donde Ri = reserva inicial de agua, P = precipitaciones; D = drenaje (percolación en profundidad); E = Escorrentía (arrastre superficial) y Ev = evaporación. De esta reserva de agua la parte extraíble por la vegetación se llama reserva útil (RU) y el resto reserva utilizable. Las fuerzas que provocan la movilidad del agua son: gravitacionales y matriciales (adsorción y capilares, actúan en los microporos). Expansividad: propiedad del suelo por la cual pueden hincharse o agrietarse en función de si aumenta o disminuye la cantidad de agua alojada en él. Los suelos arenosos, debido a la buena comunicación entre los huecos de los granos de arena, no retienen de modo eficaz el agua y la infiltración es rápida, por lo que estos suelos no alteran su volumen de manera significativa. Por el contrario, suelos arcillosos o limosos tienen una baja permeabilidad pese a tener una alta porosidad ya que las arcillas se adhieren entre sí aislando los huecos lo que hace que retengan la humedad. Al saturarse sus poros de agua pueden aumentar su volumen de manera importante y al secarse disminuyen su volumen y se agrietan. Capacidad de intercambio de iones. La mayoría de los nutrientes (excepto el C y el O) son absorbidos por los pelos radicales de las raíces, a partir de las formas minerales del suelo. Los cationes del suelo son atraídos por partículas coloidales del suelo (arcillas o materia orgánica) que poseen mayoritariamente carga negativa. Densidad: es la medida de la relación del peso seco del suelo por unidad de volumen. TIPO DE SUELO PERMEABILIDAD Arenoso 1-100m/día Franco 0,001-0,1 m/día Arcilloso Menor de 0.001 m/día Geología 2º Bachillerato Procesos geológicos externos 8 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete Relacionada con la porosidad y la cantidad de materia orgánica de un suelo. Cuanto más poroso es menos denso. Acidez del suelo (pH). Según el valor del pH los suelos se clasifican en ácidos (pH < 5), ligeramente ácidos (pH = 5 – 6); Neutros (pH = 7) y Alcalinos (pH > 7). Esta acidez se llama actual, pero conviene diferenciarla de la acidez potencial (es la que hay que tomar en consideración), en la cual hay que contabilizar además los H+ libres, los que acompañan al complejo absorbente. El pH influye en la movilidad de los nutrientes y en la afinidad de los distintos tipos de vegetación. 2.5. Clasificación de los suelos. Existen muchos criterios para clasificar los suelos. Atendiendo a criterios climáticos se dividen en: Azonales. Su formación estuvo condicionada por factores distintos del clima o se trata de suelos inmaduros debido a sus particulares condiciones topográficas o litológicas. Zonales. Directamente relacionados con el clima por lo que su distribución está asociada a las zonas climáticas y de vegetación. TIPO DE SUELO Características AZONALES Inmaduros o brutos. Horizontes mal desarrollados LITOSUELOS Delgados. Influidos por el tipo de roca madre debido a poca evolución temporal o desarrollo en grandes pendientes REGOSOLES Sobre depósitos muy recientes: aluviones, arenas, dunas. AZONALES Poco evolucionados. Condicionados por la roca madre y un mal drenaje RANKER Sobre rocas silíceas (granitos, gneises). Propio de climas fríos de montaña y fuerte pendiente. Suelo ácido pobre en carbonatos. Sin horizonte B RENDSINA Sobre rocas calizas en climas diversos. Poco espesor. Sin horizonte B. Es el equivalente al anterior en terrenos calcáreos. SALINOS Ricos en sales. Climas secos. Escasa vegetación (halófitas). Pobre en humus. GLEY Zonas pantanosas. Horizontes inferiores encharcados en los que se acumula Fe que le da color "gris azulado" TURBERAS Terreno encharcado con abundante vegetación y exceso de materia orgánica. Suelo ácido. ZONALES Suelos condicionados por el clima, que ha actuado largo tiempo. Son suelos maduros, muy evolucionados. Latitudes altas MOLLISUELOS A menudo con una capa superficial de hielo que se deshiela en varano. Vegetación escasa (musgos, líquenes y algún arbusto: tundra). Evolución lenta limitada al período estival. La parte inferior permanentemente congelada se llama permafrost. Latitudes medias Clima frío PODSOLES Tierras grises o de cenizas. Asociados a bosques de coníferas (taiga). Rico en humus bruto. Suelo ácido y arenoso. En España existen en pinares sobre suelo granítico de zonas húmedas. Climas SUELOS PARDOS En bosques de caducifolios. Rico en humus. Horizonte B poco desarrollado. MEDITERRÁNEOS Veranos secos. Asociados a bosques mediterráneos (encinas y arbustos). Pobres en humus y arcillosos por descalcificación de calizas. Destacan los suelos rojos mediterráneos o terra rossa. Geología 2º Bachillerato Procesos geológicos externos 9 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 3. PROCESOSGRAVITACIONALES. Se llama así a los desplazamientos de materiales de una ladera a favor de la gravedad. Estos movimientos afectan a la totalidad de la capa superficial de material suelo, resultante de la meteorización, povocando inestabilidad. Algunas características comunes a estos procesos son las siguientes: los sedimentos no precisan un medio de transporte fluido como el agua, el hielo glaciar o el viento, aunque a veces el agua puede facilitar dicho transporte; transfieren derrubios a zonas topográficamente más bajas, donde una corriente puede removilizarlos; ensanchan los valles y necesitan pendientes para poder producirse. Los procesos gravitacionales ocurren cuando se supera el umbral entre estabilidad e inestabilidad de la pendiente. Hay cuatro factores desencadenantes que pueden provocar o acelerar la caída del material. Son los siguientes: Agua. Cuando los poros del sedimento se llenan de agua disminuye su cohesión, lo que provoca que unas partículas puedan deslizarse sobre otras con facilidad. El papel del agua como precursor de movimientos de ladera es doble: lubrica los contactos entre partículas y añade peso. Pendiente. Puede ser generada por la socavación de un río, los golpes de las olas en la base de un acantilado, la acción del ser humano, etc. A partir de 40º de inclinación, las pendientes suelen ser inestables. Vegetación. Las plantas desempeñan una doble función preventiva frente a los procesos gravitacionales. Por un lado protegen contra la erosión y, por otro, estabilizan las pendientes gracias a sus sistemas radiculares. También resguardan el terreno frente al impacto de las gotas de lluvia. Terremotos. Son un factor desencadenante adicional. Uno de los efectos que pueden provocar es la licuefacción. Esta consiste en la pérdida de resistencia de los materiales superficiales saturados de agua, que pasan a comportarse como un fluido en movimiento. 3.1. Clasificación de los procesos gravitacionales. Los movimientos de ladera, en función del tipo de movimiento, se clasifican en: Desprendimientos: caida brusca y aislada de materiales rocosos al pie de un talud. Los aludes o avalanchas son desprendimientos masivos y en seco de arena o bloques de piedra. Deslizamientos: a diferencia de los flujos, el desplazamiento se produce sobre una superficiede rotura donde el material superior resbala sobre otro subyacente. Dops tipos: - Traslacionales. La superficie de rotura es perpendicular a la superficie del talud. templados CHERNOZENS Tierras negras de estepa. Climas continentales. Horizonte A muy desarrollado y rico en humus y óxidos de Fe. Suelos muy fértiles. Climas áridos DESÉRTICOS Poca materia orgánica, por lo que tienen un color claro. Sometidos a fuerte evaporación, presentan concreciones de carbonatos y yesos en superficie llamadas caliches. Latitud intertropical LATERITAS Y FERRALLITAS Clima ecuatorial, cálido y muy lluvioso. Intensa meterorización química: suelos de gran espesor. Carecen de horizonte A por el lavado intenso. El horizonte B presenta hidróxidos de Fe y Al. Se forma una costra rojiza muy dura. Geología 2º Bachillerato Procesos geológicos externos 10 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete - Rotacionales. La superficie de rotura es curva y cóncava. Flujos: movimientos descendentes de ladera con ausencia de una superficie de rotura. Generalmente ligados a la presencia abundante de agua (ej. una tromba). Dos tipos: - Coladas de barro o tierra (solifluxión). Repentinos, debido a la presencia de agua que provoca el aumento de la fluidez de los materiales. - Creep o reptación. Flujo lento y discontinuo producido por hidratación de arcillas y posterior retracción y caida por gravedad. 4. RELIEVES ESTRUCTURALES. La forma en que los materiales han quedado dispuestos unos respecto a otros por procesos geológicos internos (tectónica) es uno de los elementos condicionantes de los efectos de la erosión y, en consecuencia, del tipo de relieve resultante. En función del protagonismo de la propia estructura geológica, se pueden diferenciar tres categorías de relieves estructurales: Formas originales o primitivas. Son estructuras tectónicas que condicionan el relieve en su totalidad, con independencia de otros procesos modeladores que puedan actuar después. Algunos ejemplos son los anticlinales que culminan relieves (mont), o los planos de falla que forman escarpes. Formas penioriginales. La morfología tectónica es casi original, aunque algunos rasgos sean resultado de otras acciones modeladoras. Las combes y las cluses, incisiones fluviales en grandes pliegues, serían ejemplos de estas formas. Formas derivadas. La estructura condiciona la labor modeladora de otros procesos morfogenéticos, de manera que los rasgos tectónicos se conservan en el relieve. Los relieves en cuesta y las crestas se engloban en esta tipología. 4.1. El relieve de las estructuras tabulares (zonas atectónicas). Este tipo de relieve se desarrolla sobre rocas sedimentarias recientes que no han sido sometidas a tensiones orogénicas. Normalmente están ubicadas en cuencas sedimentarias con la suficiente amplitud para permitir la distribución horizontal de las capas o con buzamientos muy suaves. Es absolutamente imprescindible que exista cierta variedad litológica (calizas, arcillas, margas) que se comporte de distinta manera ante unos mismos agentes erosivos. Geología 2º Bachillerato Procesos geológicos externos 11 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete La forma más simple es la plataforma estructural formada por el afloramiento de una capa resistente (caliza) y de topografía plana, siendo posible encontrar varios niveles de superficies estructurales derivadas. Así, la acción modeladora del agua sobre la plataforma estructural puede dejar al descubierto materiales subyacentes menos resistentes (margas o arcillas) cuyo afloramiento origina los valles de cornisa, los páramos, las mesas, los cerros testigo (oteros o muelas) y la campiña. Los valles de cornisa son los valles que han labrado los ríos cortando la plataforma estructural. Páramos, mesas y cerros testigo son (de mayor a menor) restos de la superficie estructural que han quedado aisladas por los valles de cornisa. 4.2. El relieve de zonas plegadas. Cuando las series sedimentarias están levemente inclinadas (monoclinales) y por lo tanto existe una disimetría aparece el denominado relieve en cuesta. Este tipo de relieve suele aparecer en los bordes marginales de las cuencas sedimentarias, donde la estructura de la cubeta subyacente adopta una pendiente más acusada. Es imprescindible que exista cierta variedad litológica (calizas, arcillas, margas) que se comporte de distinta manera ante unos mismos agentes erosivos. En una cuesta distinguimos el dorso de cuesta y el frente de cuesta. El dorso de cuesta es la superficie extensa de la capa dura cuya pendiente es larga y suave. Es concordante con el buzamiento. Se trata de la parte culminante del estrato sedimentario; es, pues, una superficie estructural inclinada. El frente de cuesta, de menor extensión y al lado contrario del dorso, tiene una pendiente más abrupta y es contrario al buzamiento. En ocasiones algunas capas verticales quedan aisladas constituyendo crestas que son los restos de la capa erosionada (parte de los flancos del pliegue). Las zonas muy plegadas presentan una mayor diversidad de formas: las elevaciones pueden coincidir con anticlinales (mont) o sinclinales (val). Si un valle fluvial sigue el eje de un pliegue, da lugar a una combe. Si es perpendicular a dicho eje, se forma una cluse. En los flancos de un pliegue, por erosión fluvial, se pueden generar ojivaso chevrons. Geología 2º Bachillerato Procesos geológicos externos 12 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 4.3. El relieve de zonas fracturadas. El relieve fallado se forma sobre grandes bloques fracturados de los escudos y macizos antiguos que buscan el equilibrio isostático. En los sistemas de fallas, como los horts (o pilares tectónicos) y los graben (o fosas tectónicas), la morfología se debe al desarrollo de un doble escarpamiento (varios labios a distintos niveles). Si el sustrato presenta una homogeneidad litológica, la red fluvial se instalará en las diaclasas, condicionando éstas la aparición de los valles. 5. RELIEVES LITOLÓGICOS Como comentábamos anteriormente, el trabajo de los agentes geológicos externos está condicionado por la composición y la naturaleza de los materiales sobre los que actúan. Así, un mismo agente geomorfológico, actuando sobre rocas de distinta naturaleza, originará formaciones o formas de relieve diferentes como es el caso de los relieves graníticos y kársticos. En ocasiones son las rocas, al formarse, las que constituyen relieves con geometrías determinadas, como en el caso de los volcanes. 5.1. Los relieves volcánicos. Un volcán es una fractura de la litosfera terrestre por la que sale materiales de origen profundo al exterior llamados magmas. Se denomina erupción a la emisión al exterior de dichos materiales. A medio camino entre la geomorfología litológica y estructural, cuanto que naturaleza y estructura del material son inseparables, el relieve volcánico es una especie de relieve sedimentario de rocas cristalinas que, de manera masiva, surgen en las erupciones volcánicas. Podríamos diferenciar entre relieves primitivos o iniciales donde predominan las formas originales como el propio volcán; relieves posteriores en lo que la morfología presenta formas condicionadas por la actividad modeladora de los agentes externos; y relieves de desgaste o residuales, respetados por la erosión debido a la resistencia de la roca como los pitones volcánicos. En el tema 5 ya vimos los principales tipos de manifestaciones volcánicas y mecanismos eruptivos. En todo edificio volcánico se pueden encontrar diversos elementos singulares: - El cono volcánico. Es la estructura elemental de un volcán, sobre la que se desarrollan todas las demás. Se trata de una elevación troncocónica, abierta en la cima y generada por el amontonamiento los materiales expulsados en las sucesivas fases eruptivas. El cráter, depresión de planta circular que rodea la chimenea en la cima del volcán, sus laderas son más verticales hacia el interior que hacia el exterior. Los cráteres no siempre se sitúan en la cima del volcán, sino que pueden aparecer edificios secundarios en las laderas del cono. El cráter resulta del hundimiento tras el cese del flujo magmático. Si la actividad persiste encontraremos en el fondo del cráter un lago de lava pero si la actividad cesa la lava se solidifica. En estos casos el fondo del cráter presenta una topografía plana. Algunos cráteres pueden albergar un lago en su interior. - Las coladas de lava. La colada de lava está formada por el material magmático que es expulsado por el cráter hasta el nivel superficial. Dependiendo de la viscosidad de las lavas, es decir de si tienen una proporción mayor o menor de sílice, pueden ser más o menos fluidas. Las lavas ácidas Geología 2º Bachillerato Procesos geológicos externos 13 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete son poco fluidas y se consolidan cerca del cono del volcán en formaciones anchas y rígidas, las lavas básicas son muy fluidas y genera largos ríos de lava. Como su enfriamiento es muy lento forman extensos mantos de lava. Las coladas fluidas forman traps, amplias mesetas estructurales de escasa pendiente. También podemos distinguir lagos de contención volcánica, cuando las coladas se derraman a través de los valles. Al enfriarse las lavas adquieren su característica forma prismática, propia de los materiales cristalinos. Estas debilidades favorecen la erosión diferencial y se expresan en forma de columnas, tubos de órgano y calzadas de gigantes, de planta poligonal. Además, existen formas menores como los domos, relieves en forma de cúpula muy vigorosos que por su escasa fluidez se consolidan muy cerca de la boca de emisión; y las agujas volcánicas, relieves agudos y verticales consolidados prácticamente sobre la boca de emisión. Son formas propias de lavas muy ácidas. La erosión diferencial deja al descubierto distintas estructuras que originalmente fueron intrusiones encajantes: los sills, los diques, los lacolitos y los batolitos. Formas de menores dimensiones son los necks o pitones de lava compacta, que también pueden estar formados por los conglomerados que rellenan las antiguas chimeneas vocánicas. - Productos sólidos o piroclastos. Son materiales arrojados al aire en las explosiones volcánicas (lavas semisólidas, fragmentos de rocas,…) y que caen sobre la superficie. “Tefra” es un término genérico que describe colectivamente todas las variedades de materiales piroclásticos. Su disposición sigue la pauta de la deposición sedimentaria habitual, en las capas bajas los materiales más gruesos y pesados y en las altas los más finos. Además las bombas más pesadas se encuentran más cerca del volcán, mientras que las cenizas pueden depositarse bastante más lejos. La ceniza volcánica se deposita en campos de ceniza, de topografía poco accidentada, ya que rellena las irregularidades existentes. - Las calderas volcánicas: son depresiones circulares de varios kilómetros que queda después del hundimiento y colapso del edificio volcánico, al vaciarse la cámara magmática. También pueden formarse debido a una explosión o por erosión del edificio volcánico. 5.2. Los relieves graníticos. Engloban todas las formas del relieve características de las rocas magmáticas intrusivas. Son morfologías modeladas por los agentes geológicos externos, pero con un marcado control litológico. Su máximo desarrollo se observa en los granitos. Su origen son los modelados diferenciales, que se forman tras una meteorización y erosión selectivas; la meteorización, predominantemente química, genera un manto de alteración que la erosión evacúa posteriormente Las variables que controlan la alteración del granito son las siguientes: Composición mineralógica. Condiciona el tipo de meteorización y la velocidad a la que se produce. Textura. La roca será más resistente a la erosión cuanto mejor ajusten entre sí los cristales que la forman. Una textura idiomorfa, menos granuda y porosa, hará a la roca menos susceptible a la erosión. Geología 2º Bachillerato Procesos geológicos externos 14 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete Fracturación. Influye en la profundidad que alcanza la meteorización dentro del macizo rocoso. Si las fracturas son escasas y están espaciadas, disminuirá el alcance de la meteorización. La combinación de las tres variables define la presencia de unas zonas arenizadas y otras con roca fresca. La arenización alude al material granítico alterado, pero todavía no erosionado. Esa arena residual o grus es altamente susceptible a la movilización por la lluvia o por corrientes superficiales de agua. Los relieves de resistencia residual pueden manifestarse en domos (campaniformes o cupuliformes) y crestones (e incluso montañas, como los macizos graníticos). Sus vertientes coinciden con los planos de las diaclasas. Si el diaclasado es curvo aparecen domos y si es vertical, los crestones. En las regiones cálidas, donde alcanzan gran desarrollo,la alteración de los feldespatos graníticos originan panes de azúcar o inselberg (Brasil). A veces solo se observan superficies de roca levemente inclinadas que se corresponden con los flancos o techos de domos parcialmente exhumados llamados lanchares. La degradación por meteorización de domos y crestones origina acumulaciones de bloques con aspecto ruiniforme llamados berrocales y pedrizas. Cuando los fragmentos adquieren una forma notablemente redonda se les llama bolos. El bolo es el elemento básico del berrocal. Si los bolos tienden a ser cúbicos y aparecen unos sobre otros decimos que el berrocal presenta un aspecto de losa, y si los bolos son redondos el berrocal forma torres. Los bolos pueden estar es equilibrio inestable, en ese caso decimos que son rocas caballeras. Si aparecen aislados los llamamos tors, los cuales están separados por pasillos de arenización. Cuando la roca granítica aflora compacta y de forma masiva estamos ante un dorso de ballena (paisajes típicos de la Sierra de Guadarrama) El granito también presenta microformas como las acanaladuras, surcos verticales por donde corre el agua o los alvéolos de erosión, concavidades que aparecen debido al agua de escorrentía. En los lechos de los ríos pueden aparecer concavidades de mayor tamaño o marmitas, y en superficies horizontales fuera del cauce los pilancones. Cuando estas formas son de dimensiones kilométricas se llaman cubetas de erosión. 1. Domo campaniforme. 2. Crestas. 3. Berrocales. 4. Domos cupuliformes. 5. Depresiones de excavación y alteración (navas). 6. Pedrizas y tors. 7. Lanchares y bloques. 8. Dominio pluvio-fluvial de erosión y exhumación. http://www.redes-cepalcala.org/ciencias1/Images3/geomorfologia_granitos/geomorfologia.granitos_esquema.bloque.diagrama.gif Geología 2º Bachillerato Procesos geológicos externos 15 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 5.2. Los relieves kársticos. El modelado kárstico es uno de los más extensos, complejos e interesantes relieves que pueden encontrarse en la superficie terrestre. El término karst, o carst, proviene de la región eslovena de Kras (el término fue gemanizado a karst), donde este modelado adquiere un gran esplendor y donde fueron originalmente definidas numerosas morfologías. Los principales relieves cársticos se desarrollan sobre calizas y dolomías, aunque también los encontramos en series masivas de evaporitas (yeso, sal gema). Aunque las formas básicas son las que veremos aquí, el relieve cárstico en el dominio tropical húmedo tiene alguna peculiaridad destacable, originando los karst de torrecillas. En los paisajes kársticos, el agua realiza un complejo viaje que comienza con el acceso al macizo rocoso (zona de infiltración), continúa el recorrido del mismo por redes de conductos y cavidades y sale de nuevo al exterior a través de surgencias (zona de emisión). La roca caliza es escasamente porosa. Por tanto, la progresión del agua a través del macizo rocoso precisa de una red de discontinuidades, como superficies de estratificación y fracturas por las que circular. Existe un proceso en la naturaleza que es la combinación del CO2 atmosférico con el H2O de lluvia para formar CO3H2 o ácido carbónico, el cual reacciona con el carbonato cálcico de la roca caliza que se convierte en bicarbonato cálcico, que es 30 veces más soluble. A medida que el agua atraviesa la roca se va saturando de carbonato y perdiendo capacidad de disolución, y el que la disolución/precipitación del karst tenga lugar y la intensidad con que se produzca dependen de un amplio número de factores. Se trata de un ejemplo muy evidente de interrelación entre las cuatro esferas que componen el sistema Tierra, y en síntesis, estos son los factores que controlan el desarrollo de los procesos kársticos: Topografía. Relieves de escasa pendiente favorecen la infiltración del agua y su acceso al interior de la roca. Por el contrario, en zonas de fuertes pendientes predominará la escorrentía superficial. Clima. Las precipitaciones condicionan la disponibilidad de agua para la disolución en superficie y la infiltración. En principio, el frío aumenta la agresividad del agua y el calor favorece la precipitación de la calcita, tanto en el interior de la roca (cavidades) como en puntos de emisión de agua subterránea (surgencias). Litología y estructura. No todas las rocas solubles tienen idéntica susceptibilidad a la disolución. Importan la textura y la presencia de elementos como fósiles, granos de minerales insolubles, etc. Por otro lado, la existencia de fracturas es determinante a la hora de favorecer la infiltración del agua. Si el karst afecta a rocas plegadas, la geometría de los pliegues influirá en el desarrollo espacial del mismo. Suelos y vegetación: Si el agua atraviesa un suelo espeso y con abundante vegetación, disolverá más CO2 a su paso y será, por tanto, más ácida. En zonas de roca desnuda, la acidez del agua es generalmente menor. Química del karst. Geología 2º Bachillerato Procesos geológicos externos 16 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete Morfologías kársticas: Un karst consta de formas superficiales (exocarst): lapiaces y depresiones cerradas; y formas subterráneas (endocarst): cavidades subterráneas. Formas superficiales o exocársticas. Los cañones, valles muy encajados o en corte de sierra. Los lapiaces o lenares son alveolizaciones y canalículos superficiales de dimensiones decimétricas, aunque en profundidad pueden superar la decena de metros. Se trata de las formas cársticas elementales. Presentan fondos planos y generalmente aristas vivas. Las cavidades más o menos circulares se llaman lapiaces alveolares. Las depresiones cerradas son las formas más complejas de relieve cárstico. Aparecen por la evolución de un lapiaz. Existen varios tipos. La dolina o torcas son depresiones cerradas, de planta circular o elíptica, con unas dimensiones de entre unos metros y varios centenares de metros. Su fondo puede ser plano (dolina de platillo) y contener terra rossa, lo que impide que continúen los procesos de carstificación. Sin embargo cuando el proceso continúa la dolina adopta un aspecto de embudo (dolina de pozo), la cual puede comunicar con una sima: cavidad o pozo de paredes subverticales que comunica con la superficie. Normalmente las simas comunican con una red subterránea. De la unión de varias dolinas resultan formas compuestas de planta alveolar llamadas uvalas. Un poljé es una extensa depresión cerrada, de dimensiones kilométricas, dominada por vertientes escarpadas. Su fondo plano se debe a la acumulación de la arcilla de descalcificación. Dentro de un poljé encontramos formas cársticas menores como dolinas y lapiaces, así como grandes cerros residuales de pendientes acusadas llamados hums. La existencia de poljés está relacionada con los grandes accidentes tectónicos y la organización de la red hidrográfica. Los poljés, por sus propias dimensiones, necesitan organizar la escorrentía. Al ser una depresión cerrada la evacuación del agua se realiza a través de pozos llamados ponors, sumideros que comunican con el exterior a través de una red subterránea. Dependiendo de la capacidad del ponor, y el aporte de agua, los poljés pueden inundarse, formando lagos temporales, lo que favorece la existencia de un fondo plano. Formas subterráneas o endocársticas. Las grutas subterráneas (cuevas) son lo más característico del relieve cárstico. Constituyen redes relacionadas con los planos de estratificación y las debilidades tectónicas de la caliza (fisuras, diaclasas, fracturas). Se comunican con el exterior a través de ponors, simas y surgencias. En principio, su forma general es la de unrío subterráneo. La forma elemental es la galería, más o menos horizontal, que localmente se curvan hacia arriba en sifones. La galería puede estrecharse en túneles y pasillos, a menudo ramificados y sin salida. Localmente se desarrollan salas de dimensiones considerables, cuya parte superior forma una bóveda. El agua puede filtrarse desde el techo y las bóvedas. La caliza disuelta precipita originando diferentes tipos de espeleotemas (depósitos formados por precipitación química) como las estalactitas que cuelgan del techo y estalagmitas, que se levantan del suelo. Cuando estas concreciones calizas entran en contacto forman columnas, tabiques y cortinas. Las aguas cársticas terminan por emerger al exterior por medio de surgencias. El cambio de presión que se produce en las surgencias hace que la caliza disuelta precipite. Esas concreciones situadas al pie de las surgencias se llaman travertinos. Si la concreción calcárea se consolida sobre órganos Geología 2º Bachillerato Procesos geológicos externos 17 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete vegetales decimos que es una toba. Si la surgencia accede al exterior a presión y en sentido ascendente la llamamos fuente vauclusiana. Ejemplo de relieve cárstico es el nacimiento del río Mundo (Albacete), el torcal de Antequera (Mçalaga) y la Ciudad Encantada (Cuenca). En relación con las aguas subterráneas, los acuíferos kársticos comparten características con los existentes en otras rocas; sin embargo, también presentan diferencias importantes: se ocupa de delimitar las cuencas, averiguar las direcciones de drenaje subterráneo y evaluar la calidad y cantidad de sus reservas, de cara a posibles suministros de agua para usos relacionados con la actividad humana. De la misma forma, es importante conocer cómo se comporta un acuífero kárstico para prevenir o solucionar eventuales casos de contaminación de las aguas subterráneas. El agua no está empapando los poros de la roca, sino que ocupa grandes espacios vacíos en el interior de las cavidades. En el caso de los acuíferos kársticos, sí se puede hablar de verdaderos ríos y lagos subterráneos. La velocidad de flujo del agua puede ser muy alta. El tiempo transcurrido desde su entrada a través de la zona de infiltración hasta su salida por la zona de emisión en un gran macizo puede ser de unas pocas horas. Finalmente comentar que las cavidades kársticas constituyen auténticas “cajas negras” donde quedan registrados múltiples datos relacionados con el clima exterior, por lo que sun una excelente fuente de información paleoclimática. Periodos glaciares ralentizan la actividad kárstica mientras que los interglaciares la favorecen, reactivando la tasa de precipitación de los espeleotemas.
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