Lección 2: Factores y Procesos de Formación del suelo

Para entender cómo se origina un suelo, es necesario entender que hay unos factores y unos procesos de formación. Los factores son elementos necesarios para que se forme un suelo y los procesos actúan sobre los factores para lograrlo.

Los factores formadores del suelo son en su orden: Material parental, clima, vegetación, topografía e intervención entrópica. Los procesos son La erosión y la Meteorización.

 2.1 Procesos de Formación

Tres procesos básicos ocurren sobre el material parental: fragmentación, alteración y traslocación de los materiales.

Fragmentación: Los cambios se producen tanto a nivel de alteración de los granos de los minerales como en lo referente a su organización (estructura).

Figura 6. Microfotografía que muestra el proceso de degradación de una roca granítica  hasta formar suelo.

Fuente: http://edafologia.ugr.es/introeda/tema01/imagenes/g010203.gif

 

El material se vuelve cada vez mas deleznable, los cristales se separan unos de otros, pero conservando en gran medida el volumen inicial y la organización primitiva de roca. A este estadio de alteración se le llama "saprolita". En la fase final, la transformación es tan intensa que el material adquiere una morfología propia. Se forma el suelo.

En ésta última fase, permanece sólo el cuarzo que es muy duro e inalterable (sólo se fragmenta) y se forman nuevos minerales edáficos (que no existían en la roca madre) que se acumulan en la fracción arcilla.

Los organismos vivos se establecen sobre el saprolito, lo  transforman e incorporan sus residuos y sus propios cuerpos al morir.

Los restos orgánicos pasan por el proceso de mineralización y forman compuestos más estables denominados compuestos húmicos.

 

 Figura 7. Formación de suelo a partir de roca granítica

Fuente: http://edafologia.ugr.es/introeda/tema01/imagenes/g010212.gif

 

Traslocación: Es el transporte de material de un sitio a otro a causa de diferentes factores erosivos. Puede darse transporte por agua de escorrentía, por el viento, por glaciares y depósito del mismo en los valles, fondos de ríos, lagos y mares.

Los glaciares dan origen a diferentes tipos de formaciones dependiendo de cómo se depositen los sedimentos. Así, se forman las morrenas, los derrubios y los circos glaciares.

El agua y el viento también transportan sedimentos mediante procesos erosivos como la erosión laminar, en surcos y cárcavas,  la saltación y la erosión eólica.

 

Figura 8.Transporte de sedimentos y formación de depósitos.

Fuente: iesmonre.educa.aragon.es/dep/biogeo/.../GlaciaresyPeriglaciares.ppt

 

La traslocación también se da a través del perfil de suelo y da origen a horizontes de eluviación y a horizontes de iluviaciòn.

En el proceso de eluviación-iluviaciòn de arcilla el agua de las precipitaciones arrastra las arcillas desde los horizontes superiores, la cual al dispersarse pasa a la solución del suelo en forma de suspensión. Por la acción de la gravedad, las suspensiones se infiltran por el suelo a través de los macroporos.

Estas suspensiones alcanzan los horizontes profundos en los que el suelo se encuentra seco (imagen A), migran por los macroporos y son succionadas por los microporos de las zonas circundantes (imagen B; el agua pasa a estos microporos por presentar fuerzas de succión mucho mayores que las existentes en los macroporos).

Las paredes de los macroporos actúan como filtros, ya que las partículas de arcilla no pueden pasar a través de los microporos y son retenidos y se concentran formando delgadas películas acuosas que rodean las paredes de los macroporos (imagen C). Finalmente al ser succionada la totalidad del agua del macroporos, las partículas quedan materialmente aplastadas sobre sus paredes y forman unas finas películas de arcilla con sus partículas dispuestas paralelamente entre si y a su vez paralelas a las paredes del poro, quedando fuertemente retenidas (imagen D)[1].



[1] Tomado de : http://edafologia.ugr.es/introeda/tema01/proctra3.htm

 

Figura 9. Proceso de eluviación – iluviaciòn de arcillas

Fuente: http://edafologia.ugr.es/introeda/tema01/imagenes/gc104t14.gif

 

Meteorización química. Para que se forme suelo no es suficiente con que ocurran procesos de alteración física. Son también necesarios procesos químicos, mediante lo cuales los materiales sufren modificaciones originando otros minerales y dando lugar a las características químicas propias de cada suelo.

Los principales procesos químicos que ocurren a nivel de transformación de minerales son[1]:

            Disolución: Es la disociación de las moléculas en iones, gracias a un agente disolvente que en éste caso es el agua. Este proceso no implica ninguna transformación en la composición química del material disuelto. Una vez disueltos los materiales se precipitan al desaparecer el agente disolvente. Frecuentemente esta precipitación se hace en el mismo  lugar de la disolución.

Las rocas sedimentarias son más sensibles a la disolución, particularmente las evaporitas (sal, yeso) pero la presencia de ciertos compuestos en disolución (como el anhídrido carbónico) aumenta el poder disolvente del agua, haciendo que otras rocas como la caliza, sea también fácilmente atacada. Las aguas alcalinas atacan muy eficazmente las rocas silíceas.

La disolución es más eficaz cuanto mayor es la humedad y la temperatura y  con  la persistencia de la humedad sobre la roca, por lo que es más efectiva en las rocas cubiertas por un manto vegetal.


            Carbonatación: Es un tipo de disolución propia de las rocas carbonatadas y que es responsable del relieve cárstico. La disolución cárstica conlleva la existencia de agua acidulada (que lleva en disolución ácido carbónico) que ataca a rocas que contengan calcio, sodio, potasio y, en general, óxidos básicos, dando lugar a los carbonatos y bicarbonatos.

La disolución cárstica presenta una eficacia diferente dependiendo de la temperatura y la humedad ambiental, así como de la cubierta vegetal.

Tras la disolución aparecen residuos insolubles, residuos de disolución, como la arena y la arcilla de descalcificación: "terra rossa" o arcillas con sílex. Los elementos disueltos también pueden precipitar tras una migración.


            Hidratación: Es el proceso por el cual el agua se combina químicamente con un compuesto. Cuando las moléculas de agua se introducen a través de las redes cristalinas de las rocas se produce una presión que causa un aumento de volumen, que en algunos casos puede llegar al 50%. Cuando estos materiales transformados se secan se produce el efecto contrario, se genera una contracción y se resquebrajan.

Afecta a rocas con un metamorfismo débil (esquistos, pizarras) compuestas por silicatos alumínicos que al hidratarse se transforman en arcillas, más sensibles a los agentes erosivos.  También afecta a algunas evaporitas, como la anhidrita que se transforma en yeso.

 

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

 

            Oxidación: Se produce por la acción del oxígeno, generalmente cuando es liberado en el agua. En la oxidación existe una reducción simultánea, ya que la sustancia oxidante se reduce al adueñarse de los electrones que pierde la que se oxida. Se produce por el contacto del aire con las rocas en cuya composición se encuentran minerales que se pueden combinar con el oxígeno: férricos, carbonatos, sulfuros, para formar óxidos e hidróxidos.

Los sustratos rocosos de tonalidades rojizas, ocres o parduzcas, tan abundantes, se producen por la oxidación del hierro contenido en las rocas.



[1] Apartes tomados de Geografía esencial,  Página publicada por Santiago Pastrana Álvarez en http://club.telepolis.com/geografo/index.htm. y de la página web de Edafología y química agrícola de la Universidad de Granada, España, disponible en http://edafologia.ugr.es/index.htm

 

Figura 10. Oxisol. Casuarito -  Vichada

 

            Hidrólisis: Es la descomposición química de una sustancia por el agua, que a su vez también se descompone. En este proceso el agua se transforma en iones que pueden reaccionar con determinados minerales, a los cuales rompen sus redes cristalinas. Este es el proceso que ha originado la mayoría de materiales arcillosos que conocemos.

La lixiviación del suelo es fundamental para que tengan lugar los procesos de hidrólisis ya que el agua de lluvia apenas tiene iones H+, son los ácidos procedentes de la descomposición de los seres vivos los que cargan el agua con iones H+.

Se distinguen tres grados de alteración hidrolítica, en función de las características de la argilización[1]. En el primer grado se forman arcillas montmorilloníticas, caracterizadas por la presencia de complejos silicatos alumínicos y sílice. Son de color ocre o rojo y muy plásticas, por lo que absorben grandes cantidades de agua, lo que hace aumentar su volumen.

En el segundo grado se forman arcillas caoliníticas, caracterizadas por la escasez de sílice y la neo formación de arcillas claras, que tienen una menor capacidad de absorción de agua. El caolín es la arcilla y la caolinita el silicato alumínicos hidratado.



[1] Proceso de transformación de minerales y rocas no arcillosos en arcillosos (por ejemplo: feldespatos en arcillas esmectíticas.

Figura 11. Estructura básica de Silicato y formación de arcillas por superposición de Silicatos en estructuras tetraédricas y octaédricas.

 

El tercer grado consiste en la laterización, cuando se ha eliminado totalmente el sílice y en las arcillas se concentran elementos residuales en forma de hidróxidos de aluminio y hierro, los cuales pueden formar corazas de gran consistencia (lateritas). Se trata de una arcilla endurecida, como un ladrillo muy frecuente en los países tropicales húmedos.


Acción biológica: Los componentes minerales de las rocas pueden ser descompuestos por la acción de sustancias liberadas por organismos vivos, tales como ácidos nítricos, amoniacos y dióxido de carbono, que potencian la acción disolvente del agua.

Figura 12. Procesos de Meteorización química

 

2.2 Factores de Formación del suelo

Jenny en 1940 resumió la formación del suelo en una sola ecuación:

S = ¦ (cl, o, r, p, t).

Donde: "S" = suelo, "f" es una función, "cl" = clima, "o" = organismos, "r" = relieve, "p" =roca madre y "t"= tiempo.

Según la ecuación, se formarán suelos diferentes dependiendo de cómo varíen los factores. La misma combinación de factores originará siempre el mismo tipo de suelo independientemente del lugar geográfico en que se encuentre.

De igual forma, los atributos químicos y físicos del suelo, como pH, contenido en arcillas, porosidad, etc., está determinada por la combinación de estos factores formadores.

 

2.2.1 Material parental

La roca madre representa la fuente de materiales minerales sólidos. Las propiedades de ese material inicial influyen las características de los suelos jóvenes, recientemente formados. En la medida en que el tiempo avanza, las características del suelo van cambiando y se van diferenciando más y más  de la roca de origen.

Las características de la roca madre que más influyen en la formación del suelo son:

Composición mineralógica. Las rocas formadas por materiales inestables como rocas sedimentarias, evolucionarán más fácil y rápidamente que aquellas rocas formadas por minerales estables como el cuarzo, que aunque se fragmenta, apenas llega a edafizarse tras largos periodos de meteorización.

Permeabilidad. Regula la penetración y circulación del aire y del agua, lo que va a condicionar de un modo decisivo la fragmentación, alteración y traslocación de los materiales.

Granulometría. Entre más grande sea el tamaño de grano, más tiempo se llevará la edafización y mas poroso será el material al que den origen. Las arenas tardaran más tiempo en formar suelo que las arcillas y los limos.

 

 

 

2.2.2 Clima

El clima regula no solo la temperatura en el ambiente y en el suelo sino también la humedad relativa, la precipitación y por lo tanto el aporte de agua al suelo. Humedad y temperatura son determinantes en la formación del suelo.

Las graficas a continuación, muestran la intemperización de la roca en función de la precipitación y la temperatura.

La cantidad de agua en el suelo, el tiempo de permanencia y el movimiento a través del perfil, son determinantes para la formación de suelo ya que regulan la velocidad de desarrollo de la mayoría de los procesos edáficos. La velocidad de infiltración, determinada a su vez por factores climáticos, cantidad y distribución anual de las precipitaciones, y algunos parámetros edáficos, como la permeabilidad, determinan el lavado y acumulación de sales a través del perfil así como los procesos de iluviaciòn y eluviación.

La intensidad de la alteración, la clase de procesos que se presentan, el tipo de horizontes que se formen y el espesor del suelo van a ser muy diferentes según el tipo de drenaje que presenten a través del perfil.

La cantidad y tipo de arcilla presente en un suelo, varía en función de la precipitación y la temperatura.

Figura 13. Formación de suelo en función del Clima

Fuente: http://edafologia.ugr.es/introeda/tema01/imagenes/i010303.gif

 

Figura 14. Presencia de arcilla en el suelo en función del clima

Fuente: http://edafologia.ugr.es/introeda/tema01/imagenes/i010303.gif

 

El contenido de materia orgánica y las diferentes fracciones presentes también varían de acuerdo al clima. En general, a mayor humedad y mayor temperatura, mayor grado de mineralización.

A menor temperatura menor mineralización. En ambientes totalmente inundados, no hay mineralización y por el contrario se suceden procesos de acumulación y putrefacción.

 

Figura 15. Mineralización de materia orgánica en función del clima y de la cobertura vegetal

Fuente: http://edafologia.ugr.es/introeda/tema01/imagenes/i010303.gif

Las propiedades químicas del suelo dependen también de la humedad. La C.I.C y la concentración de iones en el complejo de cambio varían en la medida en que las condiciones son más o menos oxidadas y en que hay un mayor lavado de bases que son sustituidas por iones H+.

Figura 16. Cambios de las propiedades químicas del suelo en función de la precipitación

Fuente: http://edafologia.ugr.es/introeda/tema01/imagenes/i010303.gif

 

2.2.3 Relieve

Cuando se habla de relieve nos referimos a la forma de la corteza terrestre. El relieve está definido por parámetros como la inclinación, la longitud de las pendientes, la posición fisiográfica, la orientación y las geoformas.

Estos parámetros influyen en la forma en que se desprenden y depositan los materiales a causa de los procesos erosivos de naturaleza hídrica y eólica.

Así en las zonas altas se producen pérdidas de suelo y en las zonas bajas como los valles y fondos de ríos, lagos y mares, se dan ganancias por depósito de materiales transportados.

De la misma forma, se da el movimiento del agua. A través de las laderas el agua de escorrentía y de percolación arrastra sedimentos y iones creando suelos químicamente más pobres, mientras que en las zonas cóncavas se acumulan creando suelos enriquecidos.

El relieve también modifica las características del clima edáfico, al influir en la temperatura y en la humedad en función de la inclinación. De acuerdo a la posición fisiográfica de las vertientes montañosas, la incidencia de los rayos solares varía en intensidad y duración a lo largo del año. Mientras que determinadas áreas de las laderas montañosas pueden recibir luz durante todo el día, otras, las que quedan al interior, pueden quedar sombreadas dependiendo de su orientación con respecto a la salida y puesta del sol. En la misma medida la temperatura del suelo varía al recibir mayor o menor energía radiante.

De otra parte, la altura sobre el nivel mar, determina la temperatura ambiental. Por cada 100mt de altitud, la temperatura varía en 0,6ºC.

 

2.2.4 Organismos Vivos

Las raíces de las plantas ejercen una acción mecánica al provocar fractura con las raíces.

Las raíces producen exudados capaces de disolver compuestos minerales y los microorganismos descomponen tanto minerales como residuos orgánicos. La meso fauna, entre la que se cuentan los anélidos e insectos, descomponen y mezclan los detritos.

Los exudados vegetales y animales, las raíces y el micelio de hongos son agentes agregantes que dan origen a la micro estructura del suelo, favoreciendo la agregación de las  partículas, la porosidad y el drenaje.