Formación de Regolitos y Suelos: La importancia de las fracturas de las rocas y la tectónica

relieves-graniticos 

Relieves Graníticos. Fuente: Milagros de la Pedriza (Sierra de Guadarrama, Madrid, España)

 Ya os hemos ido narrando en varios post, como el material litológico que subyace a un suelo, y al que solemos denominar roca madre o material parental, no condicionan por si solas la formación del Perfíl edáfico, con independencia de las aportaciones de materiales superficiales, ya sean depositados por vía eólica o hídrica. Así, por ejemplo, una roca granítica alberga granos cohesionados por unas determinadas sustancias cementantes. Estas últimas pueden ofrecer resistencias muy dispares a la alteración biogeoquímica. Si resultan ser fácilmente meteorizables, la roca se disgregará físicamente con facilidad dando lugar a un espeso regolito, que a la postre resultará más fácil de sufrir una transformación por los agentes biogeoquímicos. Si por el contrario el cemento es muy resistente, el espesor del regolito y los suelos suprayacentes serán mucho más delgados. Siguiendo el ejemplo de una sierra granítica, no resulta nada extraño observar en el paisaje zonas más escarpadas y con suelos más someros que otras, en función de la composición de las mentadas sustancias cementantes de los granos.  

Del mismo modo, si el paisaje y los escarpes fisiográficos (o los taludes generados por el movimientos de rocas ocasionados en la construcción de carreteras u otras infraestructuras) aparecen con claridad,   tampoco resulta nada insólito observar como los procesos de alteración avanzan por la fractura de las rocas dejando enormes bloques intactos entre estas últimas.  Empero en muchos materiales litológicos de diversa composición ocurre lo mismo.  Y así, los espesores de suelos y regolitos ofrecen una gran variabilidad en función de estos factores, es decir tipos de cementantes y frecuencia/tamaño de las fracturas. En consecuencia, en regiones que sufren una intensa actividad tectónica, en los que la fracturación de las rocas es común, cabe esperar que la génesis de suelos y regolitos sea más rápida e intensa que en espacios geográficos estables. Nada nuevo bajo el sol, excepto que muchos edafólogos soslayan estas evidencias, fácilmente observables sobre el terreno, a la hora de explicar le génesis de los suelos y de los paisajes edáficos. Ya lo mostramos en varios post previos. En este entrega, por ejemplo, comentamos la escasa importancia que se le otorga a los suelos someros, como lo son Leptosoles y los Regosoles, y las razones de ello, entra las que ya hablamos de los aludidos cementos.

La noticia que os ofrecemos hoy, y que parte de un estudio previo de campo, avala lo anteriormente mentado, constatando que haciendo uso de dos técnicas geofísicas habituales, resulta factible predecir el espesor de suelos y regolitos, de toda la denominada zona crítica terrestre. Los autores del estudio que abajo os exponemos elaboraron sobre estas premisas un modelo numérico, testándolo en varios espacios geográficos sometidos a diferentes fuerzas tectónicas. Según ellos, el modelo demostró atesorar un buen poder predictivo. Se trata de un resultado que avala conocimientos previos sobre el terreno, empero que tiene el valor y utilidad “en potencia” para afinar más en estos temas de gran interés para la edafología, zona crítica terrestre, hidrología y en definitiva constituirse en otra herramienta con vistas a comprender mejor la estructura y dinámica de los sistemas superficiales terrestres y su relación con los ecosistemas que albergan. Os dejo pues con la nota de prensa. Eso si, somos de la opinión de que tal información debiera incluirse en la futura generación de mapas edafológicos, que en nada tiene que ver con la basura de deconstruccionista que  intentan vender aquellos que sin saber lo que es un suelo defienden las cartografías digitales de variables edáficas, bajo la pomposa denominación de digital soil mapping  

Juan José Ibáñez 

New research uses surface features to predict weathering of rocks beneath

University of Hawaiʻi at Mānoa

Contact: Stephen Martel, (808) 956-7797
Professor, Department of Geology and Geophysics, School of Ocean and Earth Science and Technology
Marcie Grabowski, (808) 956-3151
Outreach Coordinator, School of Ocean and Earth Science and Technology

Posted: Nov 6, 2015

Just below Earth’s surface, beneath the roots and soil, is a hard, dense layer of bedrock that is the foundation for all life on land. Cracks and fissures within the bedrock provide pathways for air and water, which chemically react to break up rock, ultimately creating soil — an essential ingredient for all terrestrial organisms. This weathering of bedrock is fundamental to life on Earth.

Accurate predictions of where open fractures are beneath the surface are valuable for additional reasons. Fractures in the bedrock affect where drinking water will flow; the paths that magma takes as it moves to the surface in volcanic eruptions; the strength of rock masses on slopes; and how severe shaking will be during earthquakes. 

Now scientists at UH Mānoa, Massachusetts Institute of Technology (MIT), University of Wyoming and elsewhere have found a way to predict the extent of bedrock weathering, given a location’s topography – the shape and features on the surface. The results are published in the journal Science.

The group sought to estimate the depth to which bedrock is broken up, or fractured, using a mathematical model. This fractured rock forms the base of a layer scientists have dubbed Earth’s “critical zone,” where the interaction of rock, air and water allows life to thrive. Steve Martel, professor of Geology and Geophysics at UH Mānoa’s School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST), and the team developed a stress model that estimated the thickness of this critical zone, given the forces generated by topography, gravity and plate tectonics

The model showed that if a landscape is undergoing little tectonic compression, the fractured zone should parallel the overlying topography, like layers of lasagna. If, however, a region is under high tectonic compression, the fractured zone will resemble a mirror image of the landscape — thicker beneath ridges, and thinner under valleys.

To test the model’s predictions, the researchers went to three sites in the U.S. with varying tectonic forces – Colorado, South Carolina and Maryland. In each location, they took extensive seismic and electrical conductivity measurements to gauge the extent of fracturing in the underlying bedrock. Seismic waves move faster through solid rock, and slower through rock containing many fractures filledwith air, water or weathered material such as clay. The scientists also drilled boreholes to obtain photos of the bedrock at depth. The photographic data provided further confirmation that the seismic and conductivity measurements did indeed reveal fractured zones that matched well with their model’s predictions.

Said Martel, “I knew from work done for a paper I published in 2011 that the stress models could predict fracture patterns in parts of Yosemite National Park. However, everyone on the team, including me, was surprised to see how well the stress modeling results matched the geophysical results in these diverse geologic environments.”

As an extension of this work, Martel and a group of several SOEST scientists anticipate using the stress models to better understand geothermal energy resources in Hawaii.  Geothermal energy is obtained from hot water that flows through open rock fractures underground. The model will help predict where open fractures are most likely to be, and where open fractures are unlikely to be – thereby enhancing predictions of geothermal energy resource locations.

Fuente (Source): Portions of this release sourced from an MIT news story (used with permission); Watch “Bedrock weathering based on topography” for an explanation of the recent findings. Credit: Melanie Gonick/MIT. For more information, visit: https://www.soest.hawaii.edu/S. Use of this site implies consent with our Usage Policy The University of Hawaiʻi is an equal opportunity/affirmative action institutioncopyright ©2011 University of Hawaii

Otro post previo relacionados con el tema

Los Tipos de Suelos Condicionan las Repercusiones de los Seísmos o Terremotos

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