Criosoles, WRB (suelos Minerales Condicionados por el Permafrost)

Los Criosoles son aquellos suelos en donde la acción del hielo determina su formación, estructura y dinámica. Por tanto, se encuentran asociados a las áreas con permafrost. Raros, presentes en áreas poco pobladas y espacialmente restringidos en la edafosfera, su extensión no ha sido cuantificada con exactitud. Eso si, los terrenos helados con Permafrost cubren aproximadamente en 24% de la superficie terrestre emergida, calculándose que en un 14% las que albergan paisajes de suelos con Crisosoles, lo cual resulta ser una cifra sorprendentemente alta. Por su naturaleza, son mucho más abundantes en el hemisferio norte que en el sur, conforme lo hacen las extensiones de las masas continentales cercanas a los polos. Por tanto, en el hemisferio sur suelen concentrarse en la Antárctica. Esporádicamente surgen paisajes de estos suelos helados en la alta montaña, asociados a sus glaciares. Así, conforme a los documentos de la WRB (1998).  El Grupo de Suelos de referencia de los Criosoles comprende suelos minerales formados en un ambiente permafrost. En estos edafotaxa, el agua acaece mayoritariamente en forma de hielo, por lo que los denominados procesos criogénicosson los que condicionan su génesis y evolución. Los Criosoles son generalmente conocidos como suelos de permafrost (“Permafrost soils” en suahili). Connotación: suelos afectados por-congelación; del Gr. kraios, frío, hielo. Material parental: una amplia variedad de materiales no consolidados incluyendo sedimentos glaciales de diversa índole, como también materiales residuales eólicos, aluviales y coluviales. Ambiente: llanuras y cadenas montañosas en los territorios Antárticos, Árticos, Subárticos y boreales, afectados por el permafrost, principalmente en depresiones. Los Criosoles se encuentran frecuentemente asociados a la tundra de vegetación ya sea escasa a continua, bosque de coníferas con un dosel abierto o cerrado, o mezclado, aunque también acaecen an bosques mixtos o de especies deciduas. Desarrollo del perfil: perfiles A (B) C. Los Procesos criogénicos generan horizontes crioturbados, erosión glaciar, agrietamiento termal, segregación de hielo y hermosos microrelieves estampado en la tierra. Uso y manejo: en su estado natural soportan suficiente vegetación como para permitir un pastoreo extensivo de animales. Algunas áreas son usadas con fines agrícolas, especialmente en el norte de Rusia y Siberia. En ellas se han realizado frecuentes extracciones mineras, como también infraestructuras y conducciones de recursos energéticos a gran escala (petróleo, gas, etc.), y en un menor grado, repoblaciones forestales. Tales prácticas han impactado y degradado severamente estos suelos, pero también las construcciones sobre ellos realizadas. Otros nombre comunes internacionales son Gelisols, Cryozems, suelos criomórficos (“Cryomorphic soils”) o suelos desérticos polares (“polar desert soils”).

melting permafrost, Criosoles

Criosoles. Fuente Synoptic Table

Definición de Criosoles: Suelos que tienen: uno o más horizontes Críicos dentro de los 100 cm desde la superficie del suelo.

Unidades de suelo comunes: Túrbico, Glácico, Hístico, Lítico, Léptico, Sálico, Gléyico, Ándico, Nátrico, Mólico, Gípsico, Cálcico, Úmbrico, Tiónico, Estágnico, Yérmico, Arídico, Oxiácuico, Háplico. Ver anexo 1 para la Guía de todos los Grupos de Suelos de Referencia @ Horizonte de diagnóstico, propiedades o materiales; ver Anexo 2 para definiciones completas de los calificadores para denominar las unidades de suelos; ver Anexo 3 para definiciones completas.

GÉNESIS DE LOS CRIOSOLES

Procesos “criogénicos”: son los procesos dominantes en la formación de los suelos a los ue denominaos Criosoles. Tales procesos criogénicos dependen del agua del suelo que albergan y reciben, a medida que migra hacia desde la superficie hacia el frente congelado a lo largo del gradiente termal (de cálido a frío) característico de los sistemas edáficos. Los procesos criogénicos incluyen secuencias: “congelación-deshielo”, “crioturbación”, “empuje de hielo”, “clasificación criogénica”, “agrietamiento termal” y “segregación por hielo”.

Secuencias congelación-deshielo

Los ciclos anuales reiterados de congelamiento y deshielo de agua en el suelo son responsables de la erosión glaciar de materiales gruesos, crioturbación (por ejemplo, “frost churning” del material del suelo) y la meteorización mecánica. Durante el periodo de congelación dentro de un ciclo (“freeze back”), dos frentes de congelación se mueven (i) desde la superficie del suelo hacia las profundidades del perfil y (ii) desde el nivel subyacente del permafrost hacia arriba. Tal hecho condiciona la remoción por crioturbación de los materiales edáficos que queda atrapado entre ambos frentes a que actúan a modo de pinza (“frost desiccation”). Tal desecación resulta ser la responsable  del desarrollo de la estructura de bloques que atesoran estos suelos. La combinación de la crioturbación y desecación causa la formación de una estructura granular en muchos Criosoles con textura fina. La presión criostática que se produce cuando se funden los dos frentes congelados induce una alta densidad aparente en la matriz del suelo. La crioturbación mezcla la matriz del suelo, teniendo como resultado que resultado  que los horizontes del suelo se quiebren o adopten formas irregulares, involuciones, intrusiones orgánicas, ocurrencias de materia orgánica en el subsuelo, fragmentos de roca orientada, capas enriquecidas de limo, capas de limo y micro-fábricas orientadas. Dos modelos han sido sugeridos con vistas a poder explicar los procesos de crioturbación.

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Criosoles y permafrost. Fuente Synoptic Table

 “Modelo criostático”: los frentes de congelación se mueven hacia abajo desde la superficie y hacia arriba desde la capa permafrost, respectivamente, debido a la presión sobre el material no congelado que acece entre los dos frentes.

modelo de equilibrio de célula convectiva”: procesos de empuje-subsidencia en la parte superior de la capa activa mueve el material hacia abajo y hacia afuera, mientras los ciclos de empuje-subsidencia en el fondo lo mueven hacia arriba y hacia adentro. Tal proceso remoza los materiales por crioturbación. Se trata de una circulación de arriba a bajo y de bajo a arriba de tipo-célula convectiva.

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Modelo de convección de Materiales. Fuente: Wikipedia

 Frost heave (empuje de hielo)

El volumen del suelo se expande por el congelamiento o bien por el cambio de volumen que tiene lugar cuando el agua se transforma en hielo, o porque cuando esto último ocurre en el subsuelo termina por formar grietas en el perfil edáfico.

Distribución criogénica

La separación de los materiales gruesos del suelo de los materiales finos tiene lugar tanto a macro-escala como a micro-escala. A nivel de macro-escala, la distribución criogénica produce geometías haxagonales en las que los materiales gruesos tienden a ocupar los bordes de estas figuras geométricas” (“patterned ground”). A nivel de micro-escala se generan micro-fábricas, bandeadas y redondeadas.

Agrietamiento termal

Los materiales congelados se contraen cuando sucede un enfriamiento rápido. Las grietas resultantes suelen tener una anchura de varios centímetros. Estas pueden rellenarse con agua o arena y más tarde formar cuñas o calzas de estos materiales. Las grietas termales previas (del año anterior) se comportan así como zonas de debilidad, dando lugar a que estas geometrías y los procesos que acarrean tengan lugar en los mismos puntos, año tras año.

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Paisaje de Criosoles con configuraciones hexagonales. Fuente: Gobierno de Canadá

Segregación de hielo

El hielo tiende a acumularse en cavidades y huecos en la matriz del suelo manifestándose mediante  una gran variedad de formas tales como las lentes de hielo, venas de hielo, cristales de hielo y algunos tipos de contornos geométricos. La macro-estructura característica laminar y en bloques de los Criosoles es el resultado del desarrollo de las venas de hielo.

Otros procesos formadores de suelo

Las propiedades gléyicas se desarrollan por la prolongada saturación con agua de los Criosoles (durante el período de deshielo). Ligeros rasgos de podzolización han sido detectada en Criosoles Háplicos sobre materiales gruesamente texturados. Muchos Criosoles de ambientes fríos- desérticos (al norte de la tundra) se encuentran afectados por salinización y/o alcalinización, mostrando signos de enrojecimiento (“rubefacción”).

Formación de un horizonte críico

Los horizontes críicos son aquellos que se encuentran perennemente congelados. Estos muestran evidencia de procesos criogénicos, tales como: el fenómeno discutido arriba y/o características laminares, de bloques o macro-estructuras vesiculares resultantes del desarrollo de venas de hielo, y micro estructuras bandeadas originadas por la distribución de materiales gruesos de la matriz. Si existe una pequeña cantidad de agua intersticial, la contracción termal de los materiales del suelo, cuando se encuentra seco, resulta ser  más débil que la que ocurre en horizontes de suelo con contenidos de humedad más elevados.

Formación de Criosoles

El subsuelo de los Criosoles permanece congelado año tras año (la “capa permafrost”), aunque la porción superior (la “capa activa”) se descongela durante el verano. La máxima profundidad de deshielo que acaece en la capa estacionalmente congelada representa la denominada profundidad de la capa activa. El permafrost cercano a la superficie es altamente dinámico; la capa activa aumenta y disminuye en grosor o profundidad en respuesta a los cambios climáticos, ciclos anuales y aspectos ambientales, tales como el grado de cobertura vegetal. Tal hecho explica por qué los rasgos edafológicos (pedológicos) que se desarrollaron cuando el nivel del permafrost era más profundo. A veces el permafrost se encuentra muy cerca de la superficie.

La capa activa en los Criosoles normalmente se extiende hacia abajo entre 40 y 80 cm por debajo de la superficie del suelo; la profundidad actual depende del entorno físico del suelo, su textura, régimen de humedad y el espesor de la capa orgánica superficial. Los Criosoles en la parte más templada de la zona permafrost o a más bajas elevaciones tienen capas activas más profundas que los Criosoles en la zona más fría del bioma ártico o a mayores elevaciones en las cadenas montañosas. Los suelos gruesamente texturados tienden a tener capas activas más profundas que los suelos adyacentes finamente texturados. Suelos con una gruesa capa superficial orgánica tienen una capa activa somera. Cuando baja la temperatura, ocurre una nueva fase de congelamiento (ciclo anual) desde la capa helada subyacente hacia arriba y a partir de la superficie del suelo hacia abajo. El material del suelo entre estos frentes congelados se encuentra bajo “presión criostática” y como resultado, los materiales no congelados son desplazados, mientras que sus horizontes edáficos terminan retorciéndose o quebrándose. Este proceso da lugar pues a las mentadas estructuras criogénicas” y “crioturbadas. El re-congelamiento también resulta ser la razón por la que los fragmentos gruesos sean empujados y segregados de los finos, resultando en rasgos morfológicos con morfologías geométricas muy regulares y espacialmente ordenadas que se manifiestan superficialmente en bellas micro-topografías que dejan ver la separación de los materiales según su tamaño. Tales patrones que salpican la superficie se presentan en muchos territorios árticos, siendo  los más comunes los de forma circular y hexagonales, montículos, franjas, etc. Cuando las temperaturas invernales son extremadamente bajas, la masa de suelo congelada se encoje y agrieta, generando los mentados patrones poligonales. El hielo tiende a formase en las grietas que bordean tales motivos geométricos creándose finalmente las cuñas de hielo. Resumiendo, el agua al circular a lo largo del gradiente termal (de cálido a frío) en el suelo congelado, genera la segregación de hielo (lentes, venas y capas de hielo puro) en la masa del suelo. La percolación y translocación de materiales que ocurre en el seno de los suelos permafrost resulta ser muy débil, por debajo de su capa activa. Son comunes los horizontes percolados y los B con tonalidades parduzcas en la parte sur de la región de permafrost. Las evidencias que señalan la translocación de materiales en e perfil de los Criosoles a menudo son destruidas, parcialmente o totalmente, por la crioturbación, al  mezclar los materiales del suelo en el seno de la capa activa.

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Criosoles bloque diagrama paisaje polígonos hexagonales. Fuente: Mike Horrn

CARACTERÍSTICAS DE CRIOSOLES

Características Morfológicas

La mayoría de los Criosoles muestra evidencias de crioturbación. Los perfiles de suelo crioturbados contienen horizontes de suelo irregulares o quebrados y muchos atesoran materia orgánica incorporada en los horizontes de suelo profundos de la capa activa del permafrost. La crioturbación también cuenta genera la estructura de piedras orientadas en el suelo, así como las ya mentadas configuraciones geométricas superficiales que también segregan los clastos y gravas del resto de la matriz del suelo. Secuencias de los ciclos de hielo-deshielo y la mentada segregación de hielo son primeramente responsables de la(s) características estructura(s) granular, laminar, de bloques y vesicular (por ejemplo, “en forma de nido”) en sus horizontes constitutivos. Casi todos los Criosoles contienen acumulaciones de hielo, así como cristales de hielo, lentes de hielo, capas de hielo (venas de hielo), cuñas de hielo o hielo masivo, a menudo con un espesor de varios metros. La textura del suelo es uno de los factores que controlan el contenido del hielo en suelos minerales. Los Criosoles finamente texturados generalmente contienen más hielo que los de textura gruesa. Sin embargo, aunque los suelos de textura gruesa tienen “relativamente” un bajo contenido de hielo, estos están a menudo asociados con cuñas del mismo en forma de polígonos.

Tixotropía

Es posible que el término más exacto para este proceso sea dilatación, aunque tixotropía es el término más comúnmente usado. La dilatación puede ser definida como: “El incremento en volumen de una cantidad fijada de ciertos materiales, como la arena húmeda, sujeta a la deformación que altera la distancia inter-partículas de sus constituyentes desde su valor mínimo de configuración”. Alternativamente: “fenómenos, tales como, el incremento en la viscosidad o solidificación, son el resultado de dicha deformación”. Tixotropía, por otro lado es definida como “La propiedad que exhiben ciertos geles de sufrir su licuefacción cuando son removidos o agitados, retornando a su estado endurecido, al interrumpirse tal acción”.

Tixotropía: La “capa activa” en los Criosoles soporta actividad biológica y protege el permafrost subyacente. Textura del suelo, régimen de humedad, espesor de la capa superficial orgánica, cubierta vegetal, aspecto y latitud se encuentran entre los principales factores que controlan el espesor de la capa activa. Las costras de sal son comunes en superficies de los suelos que cubren las islas que padecen climas más fríos, colo las islas al norte de Canadá y en la Antártica. Estas costras de sal se desarrollan durante los períodos secos en el verano como consecuencia del incremento en la evaporación de la superficie del suelo. Capas masivas de sal, con más de 50 cm de espesor, han sido detectadas en la Antártica.

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 Horizotes crioturbados. Fuente: Cryiology and co.

Características termales

La única característica termal que segrega a los Criosoles de los restantes tipos de suelos resulta ser la presencia de esa capa perennemente congelada, usualmente más profunda de 50 cm, ala que denominamos permafrost. Debido a esta última, los Criosoles se caracterizan por un gradiente de temperatura a lo largo del perfil del suelo muy pronunciado. Si estos suelos acaecen junto a las reiteradas configuraciones superficiales geométricas, tal gradiente será muy pronunciado. Por ejemplo, los Criosoles asociados con montículos de tierra (hummocks), pueden tener una temperatura del suelo en verano, en el centro del hummock, que disminuye desde 12ºC en la superficie hasta 0ºC a 50 cm de profundidad. Temperaturas del suelo a profundidades comparables, pero medidas bajo la depresión entre hummocks adyacentes, puede ser de 5ºC a 7ºC inferiores alas referidas.

Características Físicas

Las propiedades físicas de la superficie de los Criosoles varían acusada y cíclicamente según la estación del año. Suelos de limo tixotrópico padecen de una mala traficabilidad durante la temporada del deshielo. El subsuelo es siempre sólido, con varios montículos de hielo que albergan segregación de los ya mentados de cristales, lentes capas y cuñas de hielo.

Características Químicas

El pH de los Criosoles varía ampliamente en función de la composición del material parental. Así,  los Criosoles desarrollados sobre material parental calcáreo tienen un pH más alto que los suelos que se forman sobre otros no-calcáreos. Sin embargo, debe reseñarse que el pH del suelo puede resultar poco variable en un perfil, como resultado de la crioturbación, por cuento mezcla los materiales edáficos no sólo entre horizontes, sino también , a veces, con el material parental subyacente. Los contenidos de nitrógeno, potasio y fósforo de los Criosoles son por lo general bajos. La mayoría de los nutrientes de las plantas se encuenran encerrados dentro de la materia orgánica que repose en superficie. La acumulación de sales es frecuente en los Criosoles de las secas y frías áreas de la Antártica. Muchos Criosoles, especialmente los Criosoles Túrbicos contienen grandes cantidades de carbono orgánico que incluso llegan a alcanzar cifras entre 7.2 y 72.6 kg/m3. Las cantidadesson ostensiblemente inferiores  en los Criosoles no-crioturbados (3.9-5.4 kg/m3). Finalmente señalemos que el hielo resulta ser una limitación muy severa para el enraizamiento de las plantas y la actividad biológica del medio edáfico.

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Criosol: Rusia Fuente EU ESB JRC

Francisco Javier Manríquez Cosío y Juan José Ibáñez

WRB 2006-2007 Traducción Oficial de Mabel Susana Pazos

Criosoles

Los Criosoles comprenden suelos minerales formados en un ambiente de permafrost. Cuando hay agua presente, ésta ocurre principalmente en forma de hielo. Los procesos criogénicos son los procesos formadores de suelos dominantes. Los Criosoles se conocen ampliamente como suelos con permafrost. Otros nombres comunes para muchos Criosoles son: Gelisoles (Estados Unidos de Norteamérica), Cryozems (Federación Rusa), Suelos Criomórficos y suelos Polares de desierto.

Descripción resumida de Criosoles

Connotación: Suelos afectados por helada; del griego kryos, frío.

Material parental: Una amplia variedad de materiales, incluyendo till glaciario y materiales eólicos, aluviales, coluviales y residuales.

Ambiente: Áreas llanas a montañosas en regiones Antártica, Artica, subártica y boreal afectadas por permafrost, notablemente en depresiones. Los Criosoles están asociados con tundra desde escasamente a continuamente vegetada, bosque de coníferas y líquenes de dosel abierto y bosques de dosel cerrado de coníferas o mixtos de coníferas y deciduos.

Desarrollo del perfil: En presencia de agua, los procesos criogénicos producen horizontes crioturbados, levantamiento por helada, agrietamiento térmico, segregación de hielo y microrrelieve del terreno en patrones.

Algunos Post previos sobre Criosoles y Permafrost

Geografía del Permafrost y Criosoles. Un Mundo de Suelos Helados y el Cambio Climático

Concepto de Permafrost y Suelos Helados. ¿Cual es la Diferencia?

Deshielo del Permafrost Cambio Climático, Arqueología e Historia de la Humanidad

El Deshielo del Permafrost y su Monitorización: Criosoles (Gelisoles) en peligro de extinción por el calentamiento climático

Suelos Helados y Crioturbación: Criosoles o Gelisoles

Suelos De las Regiones Circumboreales: Mapas de Distribución geográfica

Suelos y Vegetación de la Región Biogeográfica Ártica de Europa (Bioma Tundra)

Suelos, Cambio Climático y Permafrost

EL Secuestro de Carbono en los Suelos Árticos. Una Bomba de Relojería para el Calentamiento Climático

Erosión Costera, Litoral Ártico, Criosoles y Cambio Climático

Material  Bibliográfico

Página Web de la WRB

Clasificación WRB 2006-2007

Lecture notes on the major soils of the world (versión personal traducida al español por Javier Manríquez Cosío)

Los suelos de Latinoamérica: retos y oportunidades de uso y estudio (ir al titulo correspondiente) Autores: Francisco Bautista, Alfred J. Zinck y Silke Cram. Boletín del Sistema Nacional de Información Estadística y Geográfica: VII(3) Septiembre-Diciembre 2009, páginas 94-142

Soils of the European Union (en Ingles)

Post Previos  de Nuestro Curso Básico Tipos de Suelos del Mundo hasta Noviembre de 2012

Los Suelos del Mundo y Su clasificación (WRB). Curso Básico sobre Clasificación de Suelos

Suelos Minerales Condicionados por la Topografía o Fisiografía: Leptosoles, Regosoles, Fluvisoles y Gleysoles

Leptosoles

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Regosoles

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Fluvisoles

Paisajes Aluviales No Costeros de las Redes Fluviales (WRB 1998)Deltas, Estuarios y MarismasGeoformas de las Líneas de Costa Generadas por la Dinámica Marina (WRB-FAO 2000)FluvisolesFluvisoles tiónicosDistribución geográfica de los FluvisolesFluvisoles uso y manejoFluvisoles en LatinoaméricaFluvisoles en EuropaMapas de los tipos de suelos de Europa (WRB 1998)

 Gleysoles

GleysolesGleysoles: Geografía Ambiente y Paisaje Gleysoles: Uso y ManejoGleysoles en LatinoaméricaGleysoles en EuropaTipos de Gleysoles y sus Mapas de Distribución en Europa

Stagnosoles (WRB 2006-2007)

Stagnosoles

Histosoles

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Andosoles

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Luvisoles

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Alisoles

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Lixisoles

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Acrisoles

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Albeluvisoles

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Podzoles

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Planosoles

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Criosoles

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Comentarios

[...] Ibáñez y Francisco Javier Manríquez Cosio el 20 noviembre, 2012 Comentarios (0) TweetLos Criosoles son el grupo de suelos de referencia de la WRB que forma parte de aquellos paisajes en los cuales [...]

[...] por Juan José Ibáñez el 5 diciembre, 2012 Comentarios (0) TweetYa os hemos hablado de los Criosoles y de su distribución geográfica a nivel mundial. Correspondería hoy hablar de los Crisoles en [...]

[...] edáficos se encontraron en los edafotaxa que hoy agrupamos bajo los nombres genéricos de “Crisosuelos” o Gelisuelos”. Sería también por tanto la edafosfera emergida y su vida la que estimularon [...]

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[...] bacterias también pueden persistir en el seno del permafrost y los suelos que los recubren: “Criosoles”. Algunos de los virus y bacterias allí escondidos, podrían poner en riesgo la salud pública, [...]

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