RESUMENEn este anteproyecto llevamos a cabo la simulacin del
intemperismo o meteorizacin de las rocas que forma parte del ciclo
de las rocas; se produce cuando la roca es fragmentada mecnicamente
o alterada qumicamente. En el intemperismo mecnico la roca se rompe
en trozos sin alterar la composicin qumica de esta. Un agente que
induce la fragmentacin es la expansin trmica y fue el que
realizamos al someter a la roca a cambios bruscos de temperatura y
esta presento fracturas.INTRODUCCIONLas rocas son slidos o
agregados naturales de uno o ms minerales; son el material ms comn
y abundante de la tierra ya que forman parte de la capa rocosa ms
externa que envuelve a la tierra conocida como litosfera o esfera
de roca; sus caractersticas proporcionan a los gelogos las pistas
que necesitan para determinar los procesos geolgicos que las
formaron as como la evidencia para la reconstruccin de la vida en
el pasado.INTEMPERISMOLa destruccin fsica (desintegracin) y la
alteracin qumica (descomposicin) de las rocas y minerales en la
superficie de la tierra o cerca de ella se conoce como
intemperismo; comprende procesos por los cuales las rocas y
minerales son alterados fsica y qumicamente, de modo que se acercan
ms al equilibrio con un nuevo conjunto de condiciones ambientales.
Muchas rocas se forman dentro de la corteza, donde no hay oxigeno
ni agua, o hay poco de ambos y donde las temperaturas y presiones
son altas. En la superficie o cerca de ella, las rocas estn
expuestas tanto a bajas temperaturas como a presiones y son
atacadas por los gases atmosfricos, el agua, los cidos y los
organismos. El intemperismo es parte esencial del ciclo de las
rocas; el material original o las rocas que se estn intemperizando,
se desmenuza en pedazos menores y algunos de sus constituyentes
minerales se disuelven o alteran y son eliminados del sitio de
erosin. A la eliminacin de los materiales intemperizados se le
conoce como erosin. El agua corriente, el viento o los glaciares
generalmente transportan los materiales intemperizados a otra
parte, donde los depositan como sedimentos, el cual puede
convertirse en roca sedimentaria. Ya sean erosionados o no, los
materiales de la roca intemperizada pueden modificarse aun mas para
formar el suelo.Las rocas no se intemperizan al mismo ritmo, aun
dentro de una misma capa de roca, debido a ligeras diferencias en
su composicin y estructura. Por ejemplo, es ms intenso el
intemperismo en las fracturas que en las zonas adyacentes de roca
no fracturada. Como resultado de estas variaciones tiene lugar un
intemperismo diferencial, lo cual significa que las rocas se
intemperizan a diferentes ritmos produciendo superficies desiguales
y formas peculiares.Se reconocen dos tipos de intemperismo, el
mecnico y el qumico. Ambos actan simultneamente en el sitio de
intemperismo, durante la erosin y el transporte, e incluso en
ambientes donde se depositan materiales meteorizados.~El
intemperismo mecnico tiene lugar cuando las fuerzas fsicas rompen o
desmenuzan los materiales de la roca en pedazos ms pequeos de
granito, o su desintegracin puede liberar granos minerales
individuales. Los procesos fsicos responsables del intemperismo
mecnico comprenden la congelacin, la liberacin de presin, la
expansin y la contraccin trmicas, el crecimiento del cristal salino
y la actividad de los organismos. Expansin y contraccin
trmicaDurante la expansin y contraccin trmica el volumen de los
slidos, como las rocas, cambia en respuesta al calentamiento y
enfriamiento. En un desierto donde la temperatura puede variar
hasta 30C en un da, las rocas se expanden cuando se calientan y se
contraen cuando se enran. La roca es un mal conductor del calor, as
que su exterior se calienta ms que su interior, creando tensiones
que pueden causar fractura. Ms aun, los minerales oscuros absorben
el calor ms rpidamente que los claros, as la expansin diferenciada
ocurre incluso entre los granos minerales de algunas rocas.
Congelacin: La congelacin del agua en un espacio confinado ejerce
una tremenda presin hacia afuera sobre las paredes del lugar donde
se encuentra. El agua se abre camino a travs de las grietas de las
rocas y, tras su congelacin, expande y aumenta el tamao de esas
aberturas. Despus de muchos aos de congelacin deshielo, la roca se
rompe en fragmentos angulares.Liberacin de presin: Cuando grandes
masas de roca gnea, en particular granito, quedan expuestas a la
erosin, empiezan a soltarse losas concntricas. El proceso que
genera estas capas semejantes a las de una cebolla se denomina
lajea miento.Actividad de los organismos: Las actividades de los
organismos, entre ellos las plantas, los animales excavadores y los
seres humanos, son agentes que provocan intemperismo. Las races
vegetales crecen entre las fracturas en busca de nutrientes y agua,
y conforme crecen, resquebrajan la roca. Los animales excavadores
descomponen aun ms la roca desplazando material fresco hacia la
superficie. Crecimiento de cristales de sal: Los cristales de sal
que se forman de una solucin pueden causar la disgregacin de las
rocas. Los cristales crecientes ejercen la fuerza suficiente para
ensanchar las grietas y cavidades o desalojar partculas en rocas
porosas y granulares. ~El Intemperismo qumico: Es el proceso
mediante el cual los componentes de las rocas se descomponen por
alteracin qumica del material original. Varios minerales arcillosos
por ejemplo, se forman como producto de la alteracin qumica de
otros minerales. Algunos minerales se descomponen por completo
durante el intemperismo qumico pero otros, que son mas resistentes
se liberan simplemente del material original. El intemperismo
qumico es efectuado por la accin de los gases atmosfricos, en
especial el oxigeno, el agua y los cidos. Los factores que provocan
el intemperismo qumico son: Hidrlisis, oxidacin y solucin.Solucin:
Uno de los minerales mas hidrosolubles es la halita, que est
compuesta de iones sodio y cloro. La halita se disuelve fcilmente
en agua porque, aunque este compuesto mantiene una neutralidad
elctrica general, sus iones individuales conservan sus cargas
respectivas. Adems las molculas de agua circundantes son polares,
es decir, el oxigeno de la molcula tiene una gran pequea carga
negativa residual; y el hidrogeno positiva. Cuando las molculas de
agua entran en contacto con la halita, sus extremos negativos se
aproximan a los iones sodio y los positivos se agrupan alrededor de
los iones cloro; esto altera las fuerzas de atraccin existentes en
el cristal de halita y libera los iones a la solucin acuosa. Aunque
la mayora de los minerales son para todos los efectos practico
insolubles en agua pura, la presencia de una cantidad pequea de
acido aumenta de una manera notable la fuerza corrosiva del agua.
En la naturaleza los cidos se producen por una serie de procesos,
con independencia de la fuente de donde proceda el acido, esta
sustancia enormemente reactiva descompone con facilidad la mayora
de las rocas.Oxidacin: En los minerales ricos en hierro; el proceso
de oxidacin se produce cuando el oxigeno se combina con el hierro
para formar el oxido frrico. Este tipo de reaccin qumica se produce
cuando se pierden electrones de un elemento durante la reaccin. En
este caso; decimos que el hierro se oxido porque perdi electrones a
favor del oxigeno. Aunque la oxidacin del hierro progresa muy
lentamente en un ambiente seco, la adicin de agua aumenta
enormemente la velocidad de reaccin.
Hidrlisis: El grupo mineral ms comn, el de los silicatos, se
descompone sobre todo mediante hidrlisis, que consiste bsicamente
en la reaccin de cualquier sustancia con agua. Idealmente la
hidrlisis de un mineral podra tener lugar en agua pura conforme
algunas de las molculas de agua se disocian para formar los iones
muy reactivos hidrogeno e hidroxilo. Son los iones de hidrogeno los
que atacan y sustituyen a otros iones encontrados en el retculo
cristalino. Con la introduccin de los iones hidrogeno en la
estructura cristalina, se destruye la disposicin ordenada original
de los tomos y se descompone el mineral.OBJETIVO: Analizar las
alteraciones fsicas que sufre una roca gnea debido a los cambios
bruscos de temperatura repetitivos.HIPOTESIS: El ciclo de
temperatura diario a los cuales una roca est expuesta; puede
intemperizarla, debido a que la dilatacin y contraccin repetida de
minerales produce ruptura. Sometiendo a la roca gnea a cambios
bruscos de temperatura repetitivos, con esto esperamos que la roca
presente rotura de cantos o por lo menos ligeras descamaciones en
su superficie.Variable Independiente: Numero de ciclos de cambio de
temperatura, tipo de roca y tamao.Variable Dependiente: Cambio en
su peso debido al desgaste, numero de rotura de cantos que
presentara, peso de los grnulos de la roca por la
descamacin.Desarrollo:Lo primero que haremos ser revisar las
condiciones iniciales de cada roca que usaremos para el
experimento.RocaColorFracturaDurezaPesoForma
gnea
1Negro y CafNo presenta fractura solo algunas pequeas
cavidades
6
150.370 g
Irregular
gnea
2
Negro y AmarilloNo presenta fractura pero es porosa666.106
gPresenta una cara rectangular casi plana
gnea
3Negro Amarillo y RojizoPresenta pequeas fracturas como
ranuras
6
75.188 g
Aforme
Roca 2: Es muy porosaRoca 1: Podemos notar que presenta pequeas
cavidades.
Presenta fracturas bastante notables.
En un soporte universal con un anillo de hierro, colocaremos un
triangulo de porcelana para sostener a la roca; despus de que la
roca este sobre el triangulo de porcelana acercaremos un mechero de
Fisher para calentar a la roca. La primera roca ser sometida al
calor durante 10 minutos con unas pinzas para crisol tomaremos a la
roca y rpidamente la colocaremos en un recipiente que va a contener
hielos, los suficientes para cubrirla y la dejaremos ah 6 minutos
despus de esto repetiremos el mismo proceso durante tres ciclos en
este estar experimentando cambios bruscos de temperatura; con las
siguientes dos rocas: la segunda tambin va a tener tres ciclos pero
de 25 minutos y la tercer roca de 30 minutos. Para comprobar que
efectivamente la roca estar sufriendo dilatacin y contraccin
constantemente con las pinzas para crisol tomaremos medida de una
parte de la roca y la mediremos con una regla la primera medicin
ser mientras la roca este expuesta al calor en el mechero de Fisher
y la segunda cuando este en el recipiente con hielos.
1 2
RESULTADOSRoca 1Roca 2Roca 3
Primer Ciclo:Comenz a presentar un ligero cambio en su
coloracin.
Primer Ciclo:Mientras se calentaba la roca, presento ligeras
descamaciones.Primer Ciclo:Cambio en su coloracin y
descamaciones
Segundo Ciclo:Al colocarla en el hielo se quedaban en el fondo
del recipiente pedazos pulverizados de roca descamados
(grnulos).Segundo Ciclo:Al ser calentada la medida de la roca era
de 4.6 cm en una de sus caras cuando la retiramos para colocarla en
hielo media 4.5 cm es decir experimento una dilatacin y
contraccin.Segundo Ciclo:
Comenz a tener ms descamaciones y pareca haber una ligera
fractura en la roca
Tercer Ciclo:En este ltimo despus de estar cierto tiempo en el
agua desprendi un pequeo fragmento.
Tercer Ciclo:Despus de haber sido sometida a los 3 ciclos de
cambios de temperatura una parte de la roca se fragmento.Tercer
Ciclo:Cuando estuvo en contacto con el frio se desprendieron unos
pedazos de roca.
R
Despus de que la tercer roca fue sometida a cambios en su
temperatura, notamos que las ranuras o fracturas que tena como una
de sus caractersticas antes de haber sido expuesta se hicieron ms
grandes y un pedazo de esta se desprendi.Al someter la segunda roca
a cambios en la temperatura agregamos una arandela que colocamos al
lado de ella para ver los cambios que presentaban al ser sometida
igual a cambios de temperatura y su similitud en cuanto a sus
cambios con respecto a los cambios de la roca. Los ciclos de la
primera roca: en la primera imagen observamos que la roca est
comenzando a presentar un cambio en su coloracin al igual que un
gis que se encuentra al lado hasta llegar a la tercera imagen en
donde casi toda la cara de la roca estaba completamente negra;
cuando las sumergimos en hielo (gis y roca) y despus los volvimos a
exponer al calor el gis se fracturo, mientras que la roca pareca no
haber sufrido cambio alguno.
Anlisis y ConclusinLos cambios fsicos en la roca debido al
intemperismo por expansin y contraccin trmica fueron los esperados,
descamacin y rotura de las rocas algunas con un grado ms pero de
todas obtuvimos estos resultados. La primera roca cuando fue
sometida a expansin trmica sometimos tambin a un gis (Tiza); es
tambin conocido como yeso, es una arcilla blanca proveniente de la
caliza que es una roca sedimentaria, que tiene una dureza en la
escala de Mohs de 3; a diferencia de la roca, el gis se roturo en
el primer ciclo; esto debido a que es un material ms suave
comparado con la roca que tena una dureza de 6. La segunda roca
junto a una arandela experimentaron contraccin y expansin trmica;
pero cmo podramos saber si en realidad estos slidos estaban
experimentando contraccin y expansin? Medimos un lado ms o menos
plano de la roca mientras esta se calentaba y cuando la colocamos
en hielo; en la toma de datos la longitud del lado cambiaba, e
hicimos lo mismo con la arandela; el registro de datos al
compararlos indicaban que la arandela de calor a frio disminuyo 2
cm mientras que la roca solo 1 cm esto se debe a que el material
del que est hecho (metal);la dilatacin por calentamiento del metal
demuestra que al absorber energa los tomos del metal se ponen a
"vibrar" mas vivamente y "chocan" con sus vecinos aumentando la
separacin que hay entre ellos y cuando se enfra, la energa
absorbida se devuelve al medio, los tomos se tranquilizan, ya no
chocan tanto y la arandela vuelve a tener el tamao original. En la
roca podramos suponer que algunos de los componentes de los que
estn hechos contienen pequeas cantidades de metal pero no tanto
como la arandela. Sin embargo la arandela no se fracturo debido a
que tiene ms resistencia comparada con la roca, solo presento
oxidacin. En la tercera roca cuando observamos sus caractersticas
iniciales pareca que ya haba pasado por procesos de intemperismo
debido a las fracturas que presentaba en su superficie y al seguir
con este proceso al exponerla a diferentes cambios de temperatura,
estas fracturas aumentaron su tamao, hasta que un pedazo de roca
sufri ruptura. Esta ultima los ciclos a los que fue expuesta
duraron ms tiempo adems de que si tomamos en cuenta el hecho de que
ya haba sufrido un grado de intemperismo facilito a que un pedazo
de esta se desprendiera ms rpido; comparado con las otras rocas que
no haban sufrido intemperismo y por lo tanto solo sufran
descamaciones y algunos pequeos desprendimientos de roca. Se ha
comprobado en otros laboratorios que si una roca sufre intemperismo
qumico la debilita y cuando es sometida al fsico la roca puede
llegar a desintegrarse por completo.BIBLIOGRAFIATarbuck y Lutgens
Ciencias de la Tierra Introduccin a la geologa fsica. Espaa,Ed.
Prentice Hall. Wicander & Monroe fundamentos de Geologa, Mxico,
2 Edicin, 1999, Editorial International Thomson Edition.