Semana 7

 MOVIMIENTO EN MASA Y ESTABILIDAD DE TALUDES 

Son los desplazamientos de masas de suelo, causados por exceso de agua en el terreno y por efecto de la fuerza de gravedad.

Los movimientos en masa son procesos esencialmente gravitatorios, por los cuales una parte de la masa del terreno se desplaza a una cota inferior de la original sin que medie ostensiblemente medio de transporte alguno, siendo tan solo necesario que las fuerzas estabilizadoras sean superadas por las desestabilizadoras. Este tipo de procesos gravitatorios se interrelacionan mutuamente con las precipitaciones altas, de tal forma que frecuentemente las lluvias torrenciales son causantes y/o precursoras de los movimientos en masa, ya que aumentan las fuerzas desestabilizadoras y reducen la resistencia del suelo al deslizamiento (Gray y Sotir, 1996; TRAGSA Y TRAGSATEC, 1994).

Por lo general los movimientos masales toman nombres diversos (deslizamientos, derrumbes, coladas de barro, solifluxión, hundimientos desprendimientos y desplomes) (Federación Nacional de Cafeteros de Colombia, Federacafé,1975), los cuales dependen del grado de saturación del terreno, velocidad del desplazamiento, profundidad de la masa desplazada y grado y longitud de la pendiente del terreno.  Por tanto, Dolffus (1973) los agrupa con el nombre de golpes de cuchara, por sus dimensiones siempre pequeñas, profundidad escasa y su relación directa con la intervención del hombre.

Los movimientos masales, están gobernados por la Ecuación de Esfuerzo o Resistencia al Cortante Tangencial.

Para el estudio de la estabilidad de una ladera contra los movimientos masales, se requiere estimar la resistencia del suelo ante la acción de esfuerzos de cortante tangencial, la cual consiste en la modelación física del fenómeno del deslizamiento y que permite establecer la resistencia máxima del suelo al movimiento de sus partículas; es decir: la fuerza que se opone al deslizamiento o resbalamiento del suelo sobre si mismo, la cual es impartida por las fuerzas cohesivas entre partículas y por la resistencia friccional entre estas cuando son forzadas a deslizarse (Gray y Sotir, 1996; Suárez, 1998).

Consecuentemente, el esfuerzo cortante es importante en la capacidad de los fluidos (agua o viento) para causar erosión. La resistencia al cortante tangencial de los suelos tiene su efecto en el arranque de las partículas del suelo, erosión por cárcavas y en las orillas de los ríos y movimientos masales (Lal,1990).

La teoría de Charles Auguste de Coulomb (propuesta en 1773) establece que un material falla cuando el esfuerzo cortante en una dirección iguala la resistencia al cortante en la misma dirección, lo cual depende de la cohesión y la fricción interna entre los granos del suelo, y está dada por la ecuación de Mohr-Coulomb:

El esfuerzo cortante, es definido por la siguiente ecuación, llamada la Ley de Coulomb,

 

S = C+s_n tan F

Donde S es el esfuerzo cortante o resistencia al cortante tangencial, C es la cohesión del suelo, s_n es el esfuerzo normal sobre un plano crítico, tan F es el coeficiente de fricción y F es el ángulo de fricción interna del suelo (Lal,1990). Terzaghi (1925) citado por Lal (1990), reportó la importancia de la presión de los poros con agua sobre el esfuerzo cortante.  Existe una forma modificada de esta ecuación, llamada ecuación de esfuerzo cortante de Coulomb-Hvorslev (Hvorslev, 1937 citados por Lal, 1990).

S = C’ + s’ tan F’

Donde C’ es la cohesión efectiva del suelo (o efecto de la atracción entre partículas), s’ es el esfuerzo normal efectivo y F’ es el ángulo efectivo de la fricción normal.  El esfuerzo efectivo es dado por

s’ = s - U

Donde s’ es el esfuerzo efectivo o intergranular, s es el esfuerzo total y U es la presión de los poros con agua (Lal,1990).

Según Márquez (1984), cuando existen esfuerzos neutros en el suelo, una manera más conveniente de escribir la ecuación de Coulomb es:

S = C + (s - U) tan F

Esta expresión matemática constituye sólo una simplificación muy grande de una relación compleja. Coulomb supuso que C y F eran constantes e independientes una de la otra; sin embargo, no son ni lo uno ni lo otro. No obstante a pesar de su simplicidad, la ecuación de Coulomb ha venido siendo usada actualmente, aún en análisis complicados relativos a la resistencia al cortante de los suelos (Márquez, 1984).

                                                                TALUDES

Se comprende bajo el nombre genérico de taludes cualesquiera superficiesinclinadas respecto a la horizontal que hayan de adoptar permanentemente lasestructuras de tierra, bien sea en forma natural o como consecuencia de laintervención humana en una obra de ingeniería. Desde este primer punto devistalos taludes se dividen en naturales (laderas) o artificiales (cortes y terraplenes).Aun cuando las laderas naturales pueden plantear y de hecho plantean problemasque pueden llegar a ser de vital importancia, en este capítulo se tratarán enforma predominante los taludes artificiales, pero se mencionarán lascaracterísticas más importantes que pueden ser fuente de preocupacióningenieril en las laderas naturales.

IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE LA ESTABILIDAD DE TALUDES.-El moderno desarrollo de las actuales vías de comunicación, tales como loscanales, caminos o ferrocarriles, así como elimpulso de la construcción de presasde tierra ha recibido en todo momento en los últimos años y eldesenvolvimientode obras de protección contra la acción de los ríos, por medio de desbordes, etc.,han puesto al diseño y la construcción de taludes en un plano de importanciaingenieril de primer orden. Tanto por el aspecto de inversión como por el deconsecuencias derivadas de su falla, los taludes constituyen hoy una de lasestructuras ingenieriles que exigen mayor cuidado por parte del proyectista.Es obvio que la construcción de estas estructuras es probablemente tan antiguacomo la misma humanidad; sin embargo, durante casi toda la época histórica yhan constituido un problema al margen de todainvestigación científica; hastahace relativamente pocos años los taludes se manejaron con normas puramenteempíricas, sin ningún criterio generalizador de las experiencias adquiridas, laexpansión del ferrocarril y el canal primero y de la carretera después, provocaronlos primeros intentos para el estudio racional de este campo; pero no fue sinohasta el advenimiento de la actual Mecánica de Suelos cuando fue posible aplicaral diseño de taludes normas y criterios, que sistemáticamente tomasen en cuentalas propiedades mecánicas e hidráulicas de los suelos constitutivos, obteniendoexperiencia sobre bases firmes y desarrollando las ideas teóricas que permitenconocer cada vez más detalladamente el funcionamiento particular de estasestructuras. La historia del desarrollo de la técnica constructiva depresas detierra y de los métodos de análisis de las mismas es uno de los tantos ejemplos enapoyo de la afirmación anterior; hoy gracias al aporte de la Mecánica de Suelos alanálisis de taludes, entre otras razones se constituyen doquiera presas que haceapenas 30 ó 40 años se estimarían imposibles de realizar.

                                                         AGUAS CONTINENTALES 

Aguas superficiales son las aguas que circulan sobre la superficie del suelo. El agua superficial se produce por la escorrentía generada a partir de las precipitaciones o por el afloramiento de aguas subterraneas. Pueden presentarse en forma correntosa, como en el caso de corrientes, rios y arroyos, o quietas si se trata de lagos, reservorios, embalses, lagunas, humedales, estuarios, oceanos y mares.
Para propósitos regulatorios, suele definirse al agua superficial como toda agua abierta a la atmósfera y sujeta a escorrentía superficial. Una vez producida, el agua superficial sigue el camino que le ofrece menor resistencia. Una serie de arroyos, riachuelos, corrientes y ríos llevan el agua desde áreas con pendiente descendente hacia un curso de agua principal.
Una área de drenaje suele denominarse como cuenca de drenaje o cuenca hidrografica.
La calidad del agua está fuertemente influenciada por el punto de la cuenca en que se desvía para su uso. La calidad de corrientes, ríos y arroyos, varía de acuerdo a los caudales estacionales y puede cambiar significativamente a causa de las precipitaciones y derrames accidentales. Los lagos, reservorios, embalses y lagunas presentan en general, menor cantidad de sedimentos que los ríos, sin embargo están sujetos a mayores impactos desde el punto de vista de actividad microbiológica. Los cuerpos de agua quietos tales como lagos y reservorios, envejecen en un período relativamente grande como resultado de procesos naturales. Este proceso de envejecimiento está influenciado por la actividad microbiológica que se encuentra relacionada directamente con los niveles de nutrientes en el cuerpo de agua y puede verse acelerada por la actividad humana.
  
             

              

                          IMPACTOS EN AGUAS SUPERFICIALES

Por contaminación de las aguas superficiales, se entiende la incorporación de elementos extraños (de naturaleza física, química o biológica), los cuales hacen inútil su uso (para beber, vida acuática, recreación, riego, en industria, energía, transporte).
Distintas actuaciones tienen que ver con la contaminación de las aguas superficiales.

·         Industrias o centrales que utilizan el agua como refrigerante. El correspondiente vertido de agua a mayor temperatura.

·         Industrias que vierten aguas residuales. También, provenientes de zonas urbanas.

·         Dragado de ríos, lagos, estuarios, zonas costeras, en presas.

·         Construcción de presas. Canalización de ríos.

·         Deforestación. Desarrollo agrícola con uso de agroquímicos.

·         Vertido de residuos tóxicos y peligrosos por la explotación minera.

·         Derrames o vertidos por la industria petrolera.

·         Proyectos urbanos adyacentes a ríos, lagos, estuarios o áreas de costa.

La contaminación de las aguas por acción del hombre, comenzó a ser sensible al organizarse las ciudades. La preocupación inicial del hombre urbano era por su salud en relación con los residuos orgánicos, expresada con baños alejados del resto de las casas, en canales abiertos en las calles, y finalmente en drenajes. El sistema de drenajes que conducía el agua servida a letrinas, fue posteriormente reemplazado por vertidos hacia ríos importantes o hacia el mar. Esta situación se agravó por el desarrollo industrial y el uso de las masas de agua como depositarias de tales residuos. Recién a comienzos del siglo XX comenzó la preocupación por el tratamiento en pozas sépticas que ha ido evolucionando a sistemas más avanzados de depuración. Inicialmente, estos sistemas se preocupaban más por la separación de los elementos contaminantes, para ahora incluir en esa preocupación a la eliminación de los elementos residuales de la propia depuración.

La calidad del agua

Pero, ¿qué califica al agua para considerarse apta para distintos usos?. La calidad del agua puede medirse a través de sus características físicas, químicas y biológicas. Cada una de ellas puede a su vez ser caracterizadas por distintos parámetros, generalmente según su origen, conforme se indica en la tabla siguiente.

Características asociadas a la calidad del agua
Características		Fuentes
Propiedades físicas
	·       Color	Residuos domésticos e industriales, descomposición de materiales orgánicos.
	·       Olor	Aguas residuales en descomposición, residuos industriales.
	·       Sólidos	Abastecimiento de agua, residuos domésticos e industriales, erosión de suelos, infiltración de aguas subterráneas, residuos mineros.
	·       Temperatura	Residuos domésticos e industriales y mineros. Centrales.
Componentes químicos
	Orgánicos
	·       Carbohidratos	Residuos domésticos, actividades comerciales e industriales
	·       Grasas animales, aceites, grasas	Residuos domésticos, actividades comerciales e industriales
	·       Pesticidas	Residuos agrícolas
	·       Fenoles	Residuos industriales
	·       Proteínas	Residuos domésticos, actividades comerciales e industriales
	·       Contaminantes principales	Residuos domésticos, actividades comerciales e industriales
	·       Detergentes	Residuos domésticos, actividades comerciales e industriales
	·       Compuestos orgánicos volátiles	Residuos domésticos, actividades comerciales e industriales
	·       Otros	Descomposición natural de materiales orgánicos.
	Inorgánicos
	·       Alcalinidad	Residuos domésticos, abastecimiento de agua, infiltración de aguas subterráneas.
	·       Cloruros	Residuos domésticos, abastecimiento de agua, infiltración de aguas subterráneas
	·       Metales pesados	Residuos industriales
	·       Nitrógeno	Residuos domésticos y agrícolas
	·       Acidez	Residuos domésticos, actividades comerciales e industriales
	·       Fósforo	Residuos domésticos, actividades comerciales e industriales
	·       Contaminantes principales	Residuos domésticos, actividades comerciales e industriales
	·       Azufre	Residuos domésticos, abastecimiento de agua, actividades comerciales e industriales.
	Gases
	·       Sulfuro de hidrógeno	Descomposición de residuos domésticos.
	·       Metano	Descomposición de residuos domésticos.
	·       Oxígeno	Abastecimiento de agua, actividades comerciales e industriales.
Constituyentes biológicos
	·       Animales	Cursos de agua abiertos y plantas de tratamiento.
	·       Plantas	Cursos de agua abiertos y plantas de tratamiento
	·       Bacterias	Residuos domésticos, infiltración de aguas superficiales, plantas de tratamiento.
	·       Virus	Residuos domésticos.

Los derrumbes
Los derrumbes son movimientos de tierra, de forma rápida, violenta y espectacular que se  producen en fuertes pendientes, originados  por la gravedad o por saturación de  agua.Existen muchos factores que contribuyen  a la formación de los derrumbes;  principalmente el clima, la topografía y el ser humano.
El ClimaSegún las características que presenta el clima, puede favorecer la inestabilidad  del subsuelo al aportar una gran cantidad de agua. La presión que ejerce el líquido en los  poros y fisuras del suelo desencadenan el derrumbe.  Así mismo, las lluvias y la formación de corrientes de agua por la superficie producen las  erosiones de la tierra creando inestabilidad que puede producir un derrumbe. La TopografíaLos deslizamientos ocurren con mayor frecuencia en terrenos de pendiente  pronunciada y desprovistos de vegetación.
	El ser humano:El clima y la topografía forman  parte del natural equilibrio geológico. Pero este  equilibrio por lo general es roto por la actividad  constructiva y destructiva del hombre. De esta  manera, se contribuye a provocar o acelerar estos fenómenos.  Ejemplo de esto son las carreteras que se  construyen por zonas montañosas, o en terrenos  inestables y pocos comprimidos. Para esto se  necesita una planificación adecuada.
Los efectos que causan los deslizamientos de tierra: Ruptura o agrietamiento del suelo  Erosión intensa  Sepultamiento de infraestructura (edificaciones) Pérdida de vidas  Derrumbes  Represamiento y generación de embalses en cauces fluviales con desarrollo de  eventuales avalanchas de lodo y rocas. Deslizamientos Piedras, tierra y vegetación que se deslizan rápida o lentamente cuesta abajo porque el  suelo no es lo suficientemente firme. Se presentan sobre todo en la época lluviosa o  durante una actividad sísmica. Estos deslizamientos de tierra se han hecho cada vez más comunes y han cobrado gran  cantidad de vidas humanas. Ahora que las ciudades crecen desmesuradamente se  hace cada día más necesario que sus viviendas y edificios se construyan contra riesgos de  deslizamientos. ¿Por qué se producen y qué daños provocan? Casi siempre son provocados por la acción del ser humano, aunque la naturaleza también  pone su parte. Entre las principales causas pueden citarse:  La deforestación de las faldas de los cerros o montañas.  Las formas de sembrar en las montañas no son las más adecuadas (sembrar a favor de la  pendiente).  La construcción de muchas casas o comunidades en las faldas de las montañas.  Las lluvias fuertes que duran varios días.  Los cortes que se hacen en las faldas de las montañas para construir carreteras, caminos o  viviendas. ¿Qué podemos hacer para prevenir un deslizamiento?  Identificar las zonas de deslizamiento cercanas a nuestra vivienda  Preparar un Plan familiar de prevención de deslizamientos  Establecer las vías de evacuación  Tener preparado un equipo de emergencia con un botiquín de primeros auxilios, radio,  linterna de pilas, cobijas, fósforos y velas  Identificar las zonas de deslizamiento  Iniciar las actividades de mitigación en las construcciones que se encuentren cerca de  las zonas de deslizamientos  Sembrar árboles en las faldas de las montañas. Las raíces de las plantas ayudan a  sostener la tierra y absorben el agua.  Respetar la vegetación que existe en la zona.  No realizar quema de la vegetación como técnica para el cultivo de la tierra. Esta  práctica ocasiona la destrucción de la capa vegetal del suelo,erosiona el terreno y puede  generar incendios de grandes proporciones.  Evitar el sobrepastoreo, cambiando periódicamente el ganado de un lugar a otro,  para así evitar el desgaste de los terrenos y su posible erosión.  Cultivo en terrazas, siguiendo las curvas del terreno  Construir las viviendas en zonas seguras; no hacerlo en terrenos erosionados o en la  falda de montañas muy húmedas.  Si usted sabe que su comunidad se encuentra en un área de posibles deslizamientos,  notifique a las autoridades e inmediatamente forme un comité de rescate y practique  simulacros para preparar a la población en lo que hay que hacer ante un eventual  desastre de esta naturaleza.  Iniciar con el maestro o la maestra una campaña para la prevención de deslizamientos  Conocer sobre las zonas de deslizamiento existentes en la comunidad y cerca de la escuela  Intercambiar con los compañeros, los maestros y los padres información sobre los  peligros de los deslizamientos.  Impulsar actividades para cuidar los bosques porque favorecen la firmeza de los  suelos y evitan la erosión y los deslizamientos. HUNDIMIENTO DE SUELOS Un hundimiento de suelo es un movimiento de la superficie terrestre en el que  predomina el sentido vertical descendente y que tiene lugar en áreas aclinales o de muy  baja pendiente. Este movimiento puede ser inducido por distintas causas y se puede  desarrollar con velocidades muy rápidas o muy lentas según sea el mecanismo que  da lugar a tal inestabilidad. Si el movimiento vertical es lento o muy lento (metros ó centímetros / año) y afecta a  una superficie amplia (km2) con frecuencia se habla de subsidencia. Si el movimiento  es muy rápido (m/s) se suele hablar de colapso. Las causas de la subsidencia pueden ser, entre otras: - La respuesta de los materiales geológicos ante los esfuerzos tectónicos. - Las variaciones en el nivel freático o en el estado de humedad del suelo, por  ejemplo como consecuencia de la explotación de acuíferos. - La actividad minera subterránea, por ejemplo tras el abandono de galerías  subterráneas. Por su parte, las causas de los colapsos implican el fallo de la estructura geológica que sostiene una porción del terreno bajo el cual existe una cavidad, lo que puede venir  motivado por la disolución de las rocas hasta el límite de la resistencia de los materiales o  el vaciado de acuíferos o en general el debilitamiento por meteorización física o química de  una estructura que alberga una cavidad. El aprovechamiento de los recursos naturales  (actividad minera, explotación de acuíferos) también puede inducir colapsos. Los hundimientos son comunes en donde la roca que existe debajo de la superficie es  piedra caliza, roca de carbonato, tiene capas de sal o son rocas que pueden ser disueltas  naturalmente por la misma circulación del agua subterránea. Al disolverse la roca, se forman  espacios y cavernas subterráneas. La apariencia de los hundimientos es impresionante porque la tierra se mantiene  usualmente intacta por cierto tiempo hasta que los espacios adentro de la tierra  subterránea se hacen demasiado grandes para seguir dando suficiente apoyo a la tierra de  la superficie. Si no se cuenta con suficiente apoyo para la tierra que se encuentra sobre  los espacios y cavernas subterráneas, entonces puede ocurrir un colapso súbito en la tierra. RESPUESTA DE LOS MATERIALES GEOLÓGICOS ANTE LOS ESFUERZOS  TECTÓNICOS DISTENSIVOS Al hablar de este punto hablamos de las fallas que es la deformación que se identifica con  una fractura de los materiales rocosos, acompañada de un desplazamiento de los bloques  fallados. Las fallas se producen en respuesta a esfuerzos tectónicos compresivos y  distensivos en los que, respectivamente, los esfuerzos mayores se producen en la  horizontal (en compresión), o en la vertical (en distensión). La variedad de fallas es  muy grande, produciéndose a todas las escalas, desde el milímetro hasta la centena  de kilómetros. El valor del desplazamiento entre los bloques también es muy variable, desde el milímetro hasta varios kilómetros. El aspecto que presentan puede ser muy variable,  dependiendo de la litología que afectan, de la profundidad y temperatura a la que se han  originado, de la intensidad del esfuerzo tectónico, de la velocidad de deformación y de  los fluidos que impregnan las rocas.

semana 4

Meteorización de Rocas y Formación de suelos

METEORIZACIÓN DE ROCAS

Las rocas se forman en el interior de la Tierra. Cuando ascienden a la superficie terrestre, las condiciones varían. Esto provoca transformaciones físicas o químicas en las rocas. Estas transformaciones se conocen con el nombre de meteorización.

La meteorización es la alteración de una roca por la acción de la Atmósfera, la Hidrosfera o los seres vivos. Esta alteración se produce en el mismo lugar donde ha aflorado a la superficie, sin que se produzca transporte de materiales. Si hubiera desgaste de la roca y fragmentos transportados a otro lugar, hablamos de erosión.

Meteorización Mecánica

 Es aquella meteorización en la cual la roca es alterada pero sin afectar su composición mineral original. Es decir, sólo sufre una desintegración. Fenómenos relacionados a éste tipo de meteorización son la gelifracción, la termoclastia, la bioclastia y la descompresión.

Meteorización Química

Es aquella meteorización en la cual la roca sufre una alteración en cuanto a su composición original se refiere. Es decir, sufre una descomposición. Fenómenos relacionados con éste tipo de meteorización son la oxidación, la disolución y la hidrólisis.

FORMACIÓN SUELO

   En muchos lugares de a Tierra no existe suelo, sino rocas al descubierto o implemente acumulaciones de sedimentos. La formación de un suelo es un proceso muy lento, y en él intervienen tanto los agentes atmosféricos como los seres vivos.

Factores de Formación y evolución del suelo

Material Parental: Permeabilidad y constituyentes minerales de la roca madre.

Tiempo: La escala puede ser de decenas a miles de años.

Topografía: Pendientes, drenaje, orientación de la ladera y barreras topográficas.

Formadores biológicos: Micro y macro fauna como fuente de humus.

Clima: Temperatura, balance hídrico, intensidad de acción y velocidad de procesos.

Formacion de Suelos

Suelos residuales

Los suelos residuales se originan cuando los productos de la meteorización no son transportados como sedimentos, sino que se acumulan en el sitio en que se van formando. Si la velocidad de descomposición de la roca supera a la de arrastre de los productos de la descomposición se produce una acumulación de suelo residual. Entre los factores que influyen en la velocidad de alteración de la naturaleza de los productos de la meteorización están el clima (Temperatura y lluvia), la naturaleza de la roca original, el drenaje y la actividad bacteriana.

El perfil de un suelo residual puede dividirse en tres zonas: a) la zona superior, en la que existe un elevado grado de meteorización, pero también cierto arrastre de materiales; b) la zona intermedia en cuya parte superior existe una cierta meteorización, pero también cierto grado de deposición hacia la parte inferior de la misma; y, c) la zona parcialmente meteorizada que sirve de transición del suelo residual a la roca original inalterada.

La temperatura y otros factores han favorecido el desarrollo de espesores importantes de suelos residuales en muchas partes del mundo.

Los espesores de los suelos residuales pueden alcanzar espesores considerables:

Sudeste de EE. UU.  6 a 23 m

Angola   8m

Sur de la India   8 a 15m

Africa del Sur   9 a 18m

Africa Occidental   10 a 20m

Brasil   10 a 25m

Características:

-Suelo heterogéneo

-Tienen asentamiento

-No sufren transporte

-No aptos para fundaciones

-Son difíciles de reconocer en el campo

-Son de granulometría heterogénea

-Las formas de los granos son angulosas

-Son permeables

-Porosos

CICLO DE LAS ROCAS

Las rocas metamórficas se pueden originar a partir de cualquier tipo de roca

Si cualquier tipo de roca sufre un incremento de temperatura superior a 1.200 ºC se fundirá transformándose en magma que al enfriarse dará lugar a una roca ígnea

Por otra parte cualquier roca en la superficie terrestre será sometida a la meteorización y los materiales meteorizados suelen ser transportados y depositados, formando un sedimento que si se compacta dará lugar a rocas sedimentarías

En este ciclo conviene aclarar que:

No hay un itinerario obligado

Las transformaciones pueden no afectar a toda la roca

No es un ciclo cerrado

TIPOS DE SUELOS

El suelo es una compleja mezcla de material rocoso fresco y erosionado, de minerales disueltos y redepositados, y de restos de cosas en otro tiempo vivas. 

Estos componentes son mezclados por la construcción de madrigueras de los animales, la presión de las raíces de las plantas y el movimiento del agua subterránea.

  El tipo de suelo, su composición química y la naturaleza de su origen orgánico son importantes para la agricultura y, por lo tanto, para nuestras vidas. 

Existen muchos tipos de suelos, dependiendo de la textura que posean. Se define textura como el porcentaje de arena, limo y arcilla que contiene el suelo y ésta determina el tipo de suelo que será.

SUELO ARENOSO

Es ligero y filtra el agua rápidamente. Tiene baja materia orgánica por lo que no es muy fértil.

SUELO ARCILLOSO

Es un terreno pesado que no filtra casi el agua. Es pegajoso, plástico en estado húmedo y posee muchos nutrientes y materia orgánica.

SUELO LIMOSO

Es estéril, pedregoso y filtra el agua con rapidez. La materia orgánica que contiene se descompone muy rápido.

SUELO PEDREGOSO

Formados por rocas de todos los tamaños. No retienen el agua y son buenos para el cultivo.

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semana 5

Metamorfismo y Rocas Metamórficas

METAMORFISMO Y ROCAS METAMÓRFICAS

Se denomina metamorfismo —del griego, μετά (meta=cambio) y μορφή(morph=forma)  a la transformación sin cambio de estado de la estructura o la composición química o mineral de una roca cuando queda sometida a condiciones de temperatura o presión distintas de las que la originaron o cuando recibe una inyección de fluidos. Al cambiar las condiciones físicas, el material rocoso pasa a encontrarse alejado del equilibrio termodinámico y tenderá, en cuanto obtenga energía para realizar la transición, a evolucionar hacia un estado distinto, en equilibrio con las nuevas condiciones. Se llaman metamórficas a las rocas que resultan de esa transformación. Entre los factores que afectan el metamorfismo están:

La estructura (fábrica) y composición de la roca original.

La presión y la temperatura en la que evoluciona el sistema.

La presencia de fluidos.

El tiempo.

Se excluyen del concepto de metamorfismo los cambios diagenéticos que les ocurren a los sedimentos y a las rocas sedimentarias a menores temperaturas y presiones, aunque es muy difícil establecer el límite entre la diagénesis y el metamorfismo. En el extremo contrario, si se llega a producir la fusión formándose un magma, la roca que resulte no será metamórfica, sino magmática. A veces las condiciones dan lugar a una fusión sólo parcial y el resultado es una roca mixta, una migmatita, con partes derivadas de la solidificación del fundido y partes estrictamente metamórficas.

Se distingue entre un metamorfismo progresivo, que ocurre cuando la roca queda sometida a presiones y temperaturas más altas que las de origen, y un metamorfismo regresivo, cuando la roca pasa a condiciones de menor energía que cuando se originaron.

FORMACION DE ROCAS METAMÓRFICAS

Los procesos metamórficos son otra consecuencia importante de la energía interna, que en este caso provoca la transformación de unos minerales en otros y por l tanto la aparición de rocas nuevas sin que se alcance la fusión de ningún mineral. Temperaturas a partir de 200 º o 250 º. Puede llegar hasta 800º o 900º. Lo normal entre 600º y 650º en general.

El metamorfismo consiste, por tanto, en la modificación mineralógica de las rocas, sin llegar ala fusión, en esta sólido. Esta transformación es consecuencia de las condiciones físico-químicas que reinan en el interior de la Tierra.

También podría definirse el metamorfismo, como: “la adaptación mineral y estructural de las rocas sólidas a unas condiciones físico-químicas diferentes de aquellas donde se encuentran originalmente” (Turner).

Las rocas originales, de cuya transformación han resultado las rocas metamórficas, pueden ser cualquiera de las presentes en la superficie terrestre, incluso otras rocas metamórficas.

Las rocas metamórficas, al ser la transición entre las sedimentarias y las ígneas, pueden presentar caracteres heredados de las rocas sedimentarias (restos orgánicos, estructuras sedimentarias...), convergentes con las rocas ígneas (estructuras magmáticas), y además de los suyos propios.

La diferenciación precisa de una roca metamórfica puede realizarse según la definición de “límites del metamorfismo”:

Límite superior:            Fusión y aparición de una fase fundida

Migmatitas

Límite inferior: Diagénesis (aprox. 10 a 12 km.)

Aparición de uno o varios minerales metamórficos

Carbonización restos vegetales

Desaparición del petróleo

AGENTES DEL METAMORFISMO

Los agentes que intervienen en el metaformismo son el calor, la presión, la presencia de fluidos, la naturaleza previa de la roca que se va a ver afectada y el tiempo:

-          El calor puede proceder del contacto con un magma en migración, de la fricción entre placas tectónicas o del peso asociado a un enterramiento profundo, el cual produce compactación por recristalización que disipa energía en forma de calor.

-          La presión puede ser vertical y derivar del enterramiento, o tener otra dirección y deberse a la convergencia de placas o a la acción de fallas.

-          Los fluidos circulantes derivan de la diferenciación de magmas ascendentes, o son disoluciones acuosas alimentadas desde la superficie pero calentadas en regiones profundas. Aunque la composición se basa en el agua, sustancias disueltas en ella pueden desempeñar un papel fundamental en la transformación química de las rocas.

-          La composición inicial de la roca es importante. Una arenisca con gran cantidad de cuarzo sujeta a condiciones altas de presión y temperatura se convertirá en una cuarcita; pero si la roca inicial es una caliza, se convertirá en un mármol.

-          El tiempo es un factor importante, ya que hay procesos metamórficos que lo requieren.

Metamorfismo de contacto

También conocido como metamorfismo térmico, ocurre cuando la transformación de las rocas se debe principalmente a las altas temperaturas a las que se ven sometidas. Esto se da cuando un magma intruye un cuerpo rocoso, y las altas temperaturas metamorfizan las rocas encajantes, formando una aureola de contacto. Esta aureola se dispone alrededor del cuerpo intrusivo, siendo el metamorfismo de mayor grado cuanto más cerca nos encontramos del plutón. Las rocas que forman la aureola se denominan corneanas, y se caracterizan por ser de grano fino con textura idioblástica o hipidioblástica (es decir, con cristales bien formados o parcialmente formados). 

El tamaño de la aureola depende de unos factores que controlan la transferencia de calor desde el plutón hasta la roca encajante. Estos factores son los siguientes:

Temperatura y tamaño de la intrusión.

La conductividad térmica de la roca encajante, que va a controlar la tasa a la que el calor se va transferir por conducción.

La temperatura inicial de la roca encajante.

El calor latente de cristalización del magma.

El calor de las reacciones metamórficas.

La cantidad de agua y la permeabilidad de la roca encajante, ya que la presencia de agua puede provocar que el calor se transmita por convección.

Metamorfismo regional

El gneis es la roca más común generada por metamorfismo regional.

Se produce por el efecto simultáneo de un aumento de la presión y de la temperatura durante largos períodos de tiempo en grandes áreas de la corteza terrestre con gran actividad tectónica, como los límites de las placas litosféricas.  También influyen la presencia de fluidos en las rocas que se van a metamorfizar, y las tensiones originadas por el movimiento de las placas tectónicas. Las condiciones en las que se produce el metamorfismo regional abarcan un rango de presiones de entre 2 kbar y 10 kbar y un rango de temperaturas de entre 200°C y 750°C.

Normalmente el crecimiento de los cristales durante el metamorfismo regional está acompañado de una deformación originada por causas tectónicas. Esto provoca que muchas rocas sometidas a este tipo de metamorfismo presenten foliación, es decir, que sus minerales constituyentes se orientan según la dirección de las presiones dirigidas que sufren. Según el grado de foliación, se distinguen tres tipos de rocas:

• Pizarras: Se forman cuando el metamorfismo es de grado bajo.
• Esquistos: Se forman cuando el metamorfismo es de grado medio.
• Gneises: Se forman cuando el metamorfismo es de grado alto.

Solamente las rocas que contienen micas desarrollan foliación, por lo que las cuarcitas, los mármoles y las anfibolitas carecen de ella.

Dentro del metamorfismo regional se distinguen tres zonas que se diferencian entre sí por las condiciones de presión y temperatura:

• Región de baja temperatura y alta presión: Estás regiones se localizan en las zonas de subducción.
• Región de alta temperatura y alta presión: En los núcleos de los orógenos, donde la profundidad de enterramiento es muy grande, y abundan las intrusiones de andesita.
• Región de baja temperatura y baja presión: En zonas más superficiales de los orógenos.

Metamorfismo dinámico

  

Brecha de falla localizada en el Área de conservación nacional Red Rock Canyon, Nevada (Estados Unidos).

   El factor dominante en el metamorfismo dinámico (o dinamometamorfismo) es la presión, provocada por el movimiento entre bloques o placas que genera la acción de las fallas. Las rocas que se generan en este proceso se llaman brechas de falla o cataclastitas, y se caracterizan por la presencia de cantos englobados por una matriz, generados por trituración (cataclasis). Si la cataclasis es muy intensa, la deformación es dúctil en vez de frágil, formándose una milonita, que se caracteriza por ser una roca dura cuyos granos preexistentes fueron deformados y recristalizados. La forma en que se va a ver afectada la roca va a depender de los siguientes factores:

Granulometría, tipo de roca y composición.

Densidad, porosidad y permeabilidad.

Si la roca presenta bandeados, esquistosidad.

Tasa de deformación impuesta.

Composición y presión de los fluidos presentes.

Orientación de la red cristalina.

Metamorfismo de enterramiento

Esquema de una cuenca sedimentaria con un gran espesor de sedimentos. En las zonas más profundas se produce un metamorfismo de enterramiento.

Se produce debido al aumento de temperatura y presión que sufren los sedimentos a 10.000-12.000 metros de profundidad en la corteza terrestre. La temperatura y la presión aumentan según los siguientes gradientes:

Presión → 3,5 kbar por cada 10 km de profundidad.

Temperatura → 20-30°C por cada kilómetro de profundidad.

Esto implica que en las cuencas en las que el espesor de sedimentos es elevado se pueden superar los 300 °C en profundidad. Las rocas que sufren este metamorfismo suelen carecer de foliación, la transformación mineralógica es incompleta y preservan gran parte de sus rasgos originales.

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semana 6

Tiempo Geológico

TIEMPO GEOLÓGICO Y SIGNIFICADO DE FÓSILES

El tiempo geológico es el estudio de la historia de la tierra, desde la formación de su corteza terrestre (unos 4600 millones de años atrás) hasta nuestra actualidad.

El tiempo geológico nos sirve, para situar dentro de un tiempo determinado, aparición o desaparición de especies, algún carácter nuevo de algún organismo, cambios en el clima así como los diversos factores que afectan a la tierra. Varios isótopos tienen períodos de desintegración comparables con la edad del universo. Por la concentración relativa de los mismos, así como de los productos de su desintegración, al investigar las rocas terrestres y lunares y sustancias meteóricas del sistema solar, se ha concluido sobre la edad del planeta. La escala de tiempo geológico sirve para ordenar y mostrar los acontecimientos importantes, en la evolución del Planeta.  Los métodos de medida de tiempo pueden clasificarse en dos grandes categorías: la que estudia el movimiento continuo y conduce a la noción de escala de tiempo, en la cual asociamos el concepto de fecha  para la graduación de la escala, y la  que se basa en la  noción intuitiva de los intervalos de tiempo, de donde surge la necesidad de buscar una unidad de tiempo adecuada para medir el intervalo, y por lo tanto el instrumento que  lo mide. En nuestro caso el primero será el millón de años y los segundos los relojes atómicos naturales aportados por elementos radioactivos.

El tiempo geológico  puede ser absoluto o relativo; el primero se define por la desintegración de elementos radiactivos, principalmente en rocas ígneas y a veces en sedimentarias o en fósiles, en tanto que el segundo se determina por la superposición relativa de las rocas sedimentarias o por razonamientos paleontológicos.

Debido a los descubrimientos y las dataciones más rigurosas de fósiles, las rocas y los restos arqueológicos, la división de la escala del tiempo geológico se ha ido tornando más compleja.

La división de la escala esta dada por una segmentación y subdivisión de forma jerárquica, de mayor a menor: en Eones, Eras, Periodos y Épocas. Estos poseen nombres de aplicación universal, asociados generalmente a los fósiles donde fueron encontrados los datos más significativos de la división.

Eones: representan las mayores extensiones de tiempo, equivalente a un tiempo de 1000 millones de años. Se distinguen 3 eones: Arcaico, Proterozoico, Fanerozoico. Pero además en la geocronología anglosajona es adherido el Hadeico, por la evocación al hades infernal desde la formación hasta el comienzo del arcaico.

Era: varía desde decenas hasta centenares millones de años. Tomando importantes procesos geológicos y biológicos. En la escala hay 3 eras: Paleozoica (“vida antigua”), Mesozoica (“vida intermedia”) y Cenozoica (“vida reciente”).

Periodos: son una subdivisión de una era. Se pueden subdividir en unidades más pequeñas denominadas épocas.”(Ej. Triásico. Jurasico, Cretácico, que son correspondientes a la era mesozoica), caracterizados por cambios menos profundos en comparación las eras.

Época: es una subdivisión de un periodo; como lo es el caso del periodo terciario que posee las épocas de: Paleoceno, Eoceno, Oligoceno, Mioceno, Plioceno.

LOS ESTRATOS

La formación de los estratos

Los estratos, capas en las que se disponen las rocas sedimentarias, se forman por acumulación, compactación y cementación de sedimentos. Esta acumulación se produce en zonas determinadas, las llamadas cuencas sedimentarias. El fondo del mar, las orillas de ríos en su curso bajo, etc., son ejemplos de lugares donde se acumulan sedimentos y se forman rocas sedimentarias.

 Puesto que en una cuenca sedimentaria se acumulan sedimentos continuamente, los que quedan por debajo van convirtiéndose en roca. Por eso, la transformación se produce de forma que las rocas se disponen en capas.

El análisis de los estratos, de su composición rocosa, contenido en fósiles, disposición, etc., proporciona valiosos datos sobre el pasado de la Tierra.

Datación

La datación o edad absoluta es un valor numérico, más o menos exacto. Por ejemplo, si se dice que una roca tiene 3.000 millones de años, se está haciendo referencia a su edad absoluta. Para saber la edad absoluta de una roca o un estrato, hay que aplicar técnicas como la datación con isótopos radiactivos.

La datación o edad relativa se establece por comparación con otras rocas o fenómenos geológicos del pasado. Así, por ejemplo, ordenando de más antiguo a más moderno los estratos de una región, se establece su edad relativa. Es relativa porque siempre hace referencia a la edad de un estrato, una roca o un fósil cuya edad se conoce bien. Por tanto, este tipo de datación se puede realizar simplemente aplicando los principios de la estratigrafía o los conocimientos sobre la antigüedad de los fósiles.

Los tres principios de la estratigrafía

La estratigrafía, parte de la geología que estudia los estratos, tiene tres principios fundamentales que sirven de base para el análisis de los conjuntos sedimentarios y la obtención de información. Se trata de hechos de muy fácil comprobación, que se verifican en todos los conjuntos de estratos y que nos permiten tanto establecer su antigüedad relativa como comprender algunas de las condiciones vigentes en el medio en el momento de la deposición de los sedimentos y de la consolidación de las rocas. Son los principios de superposición normal de los estratos, de la sucesión biológica y del actualismo. Según el principio de superposición normal de los estratos, formulado por Steno en 1669, los estratos están dispuestos en el mismo orden en que se depositaron los materiales, siempre que no haya habido una alteración posterior importante. Por eso, cuando observamos una columna de estratos en una zona concreta (una columna estratigráfica), podemos afirmar normalmente que los estratos más antiguos son los que quedan más abajo.

 El principio de la sucesión biológica (Smith, 1779) afirma que si en un estrato hay fósiles, estos se debieron formar al mismo tiempo que la roca que constituye el estrato. Por eso, si encontramos los mismos fósiles en dos estratos distintos, podemos decir que ambos estratos se formaron en el mismo período de tiempo. Este principio nos permite ordenar los estratos por su edad, si conocemos la antigüedad de los fósiles que contienen.

El principio del actualismo (Hutton, 1778), postula que en el pasado debieron actuar los mismos mecanismos geológicos que lo hacen en la actualidad. En algunas rocas, por ejemplo, encontramos ripple-marks, ondulaciones que hoy se forman por el oleaje tranquilo en la arena de las playas. Por el principio del actualismo podemos afirmar que ese estrato que contiene dichas ondulaciones en su superficie, se formó en una zona marina.

Correlación litológica

Para realizar la correlación litológica se consideran los perfiles litológicos obte-nidos luego de la interpretación del tipo de material que existe en el subsuelo. Setoman en cuenta todos los estratos para establecer una secuencia litológica entrecada sondeo.La correlación litológica considera la división del área de estudio en seccionesque estén conformadas por sondeos ubicados de la forma más lineal posible o con-siderando direcciones que permitan interpretar la litología del subsuelo de la mejormanera, ver figura 5.52.El proceso correlativo consta de los siguientes pasos:Considerar todo la zona de interés para establecer las orientaciones preferen-ciales de las secciones a correlacionarEscoger los sondeos que constituyan una sección adecuada para el análisisdel subsuelo y que se encuentren lo más alineados posibleAbarcar la mayor zona posible con cada sección aprovechando al máximo lossondeos de los cuales se dispongaUtilizar los perfiles geológicos obtenidos a partir de la interpretación de resis-tividades por sondeo (ver sección 5.2.4)Posicionar cada perfil de forma adyacente entre sí con una distancia longitudi-nal a escala de tal forma que se observe el espesor de cada estrato litológicosegún corresponda. Las escalas horizontales y verticales se mantienen igua-les, pero la escala de los estratos del subsuelo se aumentan con fines deresolución y visualización de la imagen.Posicionarlos a escala vertical respetando la cota del terreno que posea cadauno medido sobre el nivel del marUnir los estratos que correspondan con secciones de la misma litología pormedio de lineas que asocien una continuidad lateral de espesores siempreque se siga una lógica correlativa que respete el principio estratigráfico dehorizontalidad originalDelimitar la desaparición de estratos en determinados perfiles por medio detruncamientos o adelgazamientos de los espesoresEn caso de que exista mucha heterogeneidad en los espesores se deben asociarvarias litologías a un mismo tipo llamándolo de manera tal que describa el compor-tamiento del conjunto de materiales involucrados para simplificar interpretacionesy en aquellos casos en los que no aparezca alguna capa en determinada sección,entonces se infiere un espesor mínimo de 0,10m para efectos de correlación y mo-delado final.

Escala Litologica

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