En un sentido general, suelo se define como el agregado no cementado de granos minerales y materia orgánica descompuesta (partículas sólidas) junto con el líquido y gas que ocupan los espacios vacíos entre las partículas sólidas.
Los suelos tienen su origen en los macizos rocosos preexistentes que constituyen la roca madre, sometida a la acción ambiental disgregadora de la erosión en sus distintas facetas.
La erosión ataca las rocas formando, en primer lugar, un suelo que puede quedar junto a la roca madre, suelo residual, o bien ser arrastrado por la combinación de la acción del agua, viento, gravedad u otros mecanismos, denominándose suelo transportado.
Los productos arrancados por la erosión continúan sufriendo transformaciones, tanto en el transporte como después de depositados. Estas últimas transformaciones, que en muchos casos ha comenzado a partir de sedimentos blandos, constituyen la diagénesis, que terminará por convertirlos en materiales más o menos resistentes. En ciertos casos, llegarán a estar sometidos a presiones y/o temperaturas muy elevadas, pudiendo convertirse en verdaderas rocas, en ese caso se habla de metamorfismo.
9 Esquema del ciclo roca suelo:
Sedimento Roca Arena Limo Arcilla Metamórficas (1) (2) (3) (4) (5) (6) (8) Sedimentarias Igneas (7) Donde:
(1): Probable fundición profunda (2): Meteorización
(3): Calor, presión y solución (4): Fundición de rocas profundas (5): Cementación
(6): Erosión
(7): Calor, presión, solución (8): Erosión, meteorización
Ciclo erosivo
La destrucción gradual de las masas de roca sólida durante largos períodos es atribuible al proceso de erosión, el cual puede ser considerado a lo menos de dos tipos: erosión física y erosión química.
9 Erosión física:
Se denomina así al proceso de fragmentación física o desintegración de la masa de roca, la cual puede deberse a cambios térmicos (lo que origina dilataciones diferenciales entre los diferentes minerales y da lugar a acciones y fisuras internas) y a la acción del agua (arrastre de fragmentos ya erosionados; posible acción directa por congelación, que produce tensiones internas por el aumento de volumen del hielo respecto al agua; acción alternada de humedad – sequedad a lo largo del tiempo, entre otros). Estas acciones físicas tienden a romper la roca inicial y a dividirla en fragmentos de tamaño cada vez más pequeño, que pueden ser separados de la roca por agentes activos (agua, viento, gravedad) y llevados a otros puntos en los que continúa la acción erosiva.
De este modo, la erosión física es producida por numerosos agentes, los cuales se pueden integrar en dos grupos:
- Gravedad - Agua - Hielo - Viento - Cambios de temperatura - Crecimiento de cristales - Actividad orgánica
- Tensiones de la corteza terrestre - Gravedad
a) Erosión in situ
b) Transporte y erosión
Agente erosivo Ejemplo
Cambios de temperatura: Exfoliación y desintegración de rocas atribuidas a expansiones y contracciones.
Crecimiento de cristales: Acción de las heladas que produce la cristalización del agua adsorbida en los poros de las rocas, con el consiguiente aumento de su volumen y posterior pulverización de ella.
Actividad orgánica: Raíces de plantas que rompen y desplazan bloques de roca. Actividad de gusanos de tierra y roedores. Tensiones de la corteza terrestre: Plegamientos y terremotos.
Gravedad: En macizos rocosos sin soporte lateral aparecen tracciones que pueden provocar la aparición de diaclasas verticales.
9 Erosión química:
Las reacciones químicas asociadas con la erosión suelen ir acompañadas de aumento de volumen y desprendimiento de calor. Se originan principalmente por fenómenos de hidratación (adición de agua a un compuesto químico para formar otro compuesto químico), disolución (disolución de una roca debido al efecto del agua y del anhídrido carbónico), oxidación (transformación de óxidos ferrosos en férricos ante la presencia de agua y temperatura) e hidrólisis (descomposición química de una sustancia por medio del agua). Esta acción, por lo tanto, tiende tanto a disgregar como a cementar, lo que quiere decir que puede ayudar a la acción física y, posteriormente, cementar los productos formados, dando unión química a las partículas pequeñas, aunque en algunos casos contribuye más a destruir y transformar que a unir.
Reacción química Ejemplo
Hidratación: Transformación de anhidrita en yeso
Hidrólisis: Descomposición de ortosa para formar caolinita
Disolución: Fenómenos kársticos: formación de grietas, cavernas y conductos de todo tipo que debilitan y hacen permeables las formaciones calcáreas.
Oxidación: Transformación de óxidos ferrosos en férricos.
Origen y tipos de depósitos de suelo
Los depósitos de suelos naturales se clasifican de una manera amplia como suelos residuales o suelos transportados. También están los depósitos artificiales o rellenos, generados principalmente por la acción del hombre y que pueden ocupar, en algunos casos, grandes extensiones.
Mientras que los suelos residuales se han formado completamente por erosión in situ y permanecen en su posición original, los suelos transportados han sido desplazados de su posición original y depositados en otro sitio, donde los principales agentes son el agua, el hielo, la gravedad y el viento. De este modo, el tamaño y la forma de las partículas en un depósito de suelo transportado o sedimentario, están determinados por el agente de transporte y el modo como se formaron los depósitos.
En términos generales, las etapas por las cuales pasa un suelo sedimentario o transportado son: formación (por erosión física, química o una combinación de ambas), transporte (por agentes como el agua, viento o hielo) y depositación.
9 Suelos depositados en agua:
Los ríos son agentes de erosión, transporte y formación de depósitos. Los suelos depositados en agua pueden recibir distintos nombres, por ejemplo, a lo largo del curso de los ríos se denominan aluviales; en agua de lagos, lacustres; en estuarios creados por mareas, estuarinos; en el delta de un río, deltaicos.
El mar también es un agente importante en este ciclo y pueden dar lugar a la formación de depósitos marinos.
Tipo de depósito Características
(a) Depósitos aluviales: Son materiales transportados y depositados por el agua. Su tamaño varía desde la arcilla hasta las gravas gruesas, cantos y bloques. Los materiales más gruesos presentan cantos redondeados. Se distribuyen en forma estratigráfica, con cierta clasificación, variando mucho su densidad. Están muy desarrollados en climas templados, ocupando cauces y valles fluviales, llanuras y abanicos aluviales.
Son suelos muy anisotrópicos en su distribución, con propiedades geotécnicas altamente variables, relacionadas con la granulometría. Pueden tener alto contenido de materia orgánica y su permeabilidad depende de la granulometría. Generalmente presentan un nivel freático alto.
Los aluviales constituyen una fuente importante de recursos materiales para la construcción, sobre todo como áridos.
(b) Depósitos lacustres: Son sedimentos de grano fino, predominando los limos y arcillas. El contenido de materia orgánica puede ser muy alto, sobre todo en zonas pantanosas, en las que se encuentran turbas. Frecuentemente presentan estructuras laminadas en niveles muy finos. En condiciones de agua salada se forman precipitados de sales.
Los principales problemas geotécnicos están en relación con su alto contenido en materia orgánica, siendo en general suelos muy blandos.
9 Suelos depositados por el hielo:
La acción del hielo da lugar a la formación de depósitos glaciales y, en algunos casos, pueden presentarse en forma de depósitos fluvioglaciales de arena y grava, derivados de la formación de depósitos en torrentes de agua de deshielo.
La heterogeneidad y anisotropía de estos depósitos es característica de ellos, pues coexisten desde arcillas hasta gravas gruesas y grandes bloques. Por lo tanto, sus características geotécnicas son altamente variables. Al estar la permeabilidad directamente relacionada con la granulometría, estos suelos son muy sensibles a los incrementos de presión intersticial producidos por lluvias torrenciales y por el deshielo.
9 Depósitos de suelo transportados por el viento:
Los depósitos que se forman por la acción del viento reciben el nombre de depósitos eólicos, dentro de los cuales se pueden encontrar dos interesantes grupos: los loess y las dunas.
El loess es un material formado en su mayor parte por partículas de limo de tamaño uniforme, unidas entre sí por partículas de mineral arcilloso que actúa como cemento, donde el viento las toma desde zonas desérticas y transporta a grandes distancias. Aunque estos materiales se depositan en estado suelto y con baja densidad, normalmente
presentan una estabilidad razonable, pero si se saturan o secan, la cementación se destruye y el depósito queda propenso al colapso.
Las dunas son depósitos de material formado esencialmente por partículas del mismo tamaño y de forma redondeada como resultado de la intensa abrasión a la que son sometidas.
9 Depósitos de suelo transportados por la gravedad:
Las rocas destruidas por la erosión se desplazan por el talud hacia abajo de dos maneras: lentamente (pocos centímetros al año) o rápidamente (derrumbes de gran masa en poco tiempo).
La energía del movimiento proviene de la gravitación, el agua solamente mejora el deslizamiento. Los derrumbes tienen muchas veces como impulso una lluvia intensa o una actividad sísmica.
Los materiales que componen el suelo residual al ser arrastrados por la acción combinada del agua y de la gravedad, pueden originar un transporte corto consistiendo tan sólo en una caída a lo largo de un talud, en ese caso se trata de depósitos coluviales.
Los depósitos coluviales están asociados a masas inestables y su composición depende de la roca de la que proceden, estando formados por fragmentos angulares y de tamaños muy heterogéneos, englobados en una matriz limo-arcillosa.
Tienen gran importancia geotécnica cuando se trata de masas inestables. La resistencia de estos materiales es baja, sobre todo en la zona de contacto con el sustrato rocoso, y cuando se desarrollan altas presiones intersticiales como consecuencia de lluvias torrenciales.
Referencias bibliográficas 1. Geología para Ingenieros
F.G.H. Blyth – M.H. de Freitas, 1999 (6ª reimpresión) Edit. Continental S.A. 2. Ingeniería Geológica
L. González de Vallejo, 2002 Edit. Prentice Hall 3. Mecánica de Suelos