Tema 2 Geodinàmica externa
Introducció
El cicle geològic extern actua en la superfície terrestre i comprén una sèrie de processos on predomina l'acció dels agents externs, els resultat dels quals és l'erosió, transport i sedimentació dels materials corticals, així com la formació de roques sedimentàries. Primer de tot intentarem aclarir uns quants conceptes:
* Els agents geològics són les vies per les quals es desenvolupen els processos: rius, ones del mar, vent, éssers vius, gel, etc.
* Els processos geològics són les manifestacions del dinamisme extern: meteorització, erosió, transport i sedimentació, així com la formació de roques sedimentàries..
* Els productes són les estructures (formes de relleu), erosives i de dipòsit, generades com a conseqüència dels processos geològics.
2. Agents geològics externs
Els principals agents geològics externs són l'atmosfera, l'aigua líquida, l'aigua sòlida i els éssers vius
2.1. L'atmosfera
En l'acció geològica de l'atmosfera hem de considerar:
1. Els seus components (vapor d'aigua, CO2 i O2 )
2. Les variacions de temperatura .
3. El vent (l'aire en moviment).
Els dos primers es consideren agents passius, ja que el seu efecte es limita a produir una meteorització i una destrucció dels materials sense transport. El vent es considera un agent actiu, ja que és capaç de transportar els fragments anteriorment disgregat
+ Els gasos atmosfèrics participen fonamentalment com a agents químics que realitzen una alteració química sobre els materials de l'escorça (oxidació, hidratació, etc) que facilita la seua posterior destrucció.
+ Els canvis bruscos de temperatura (dia-nit, hivern-estiu) es comporten com a agents mecànics. Fragmenten les roques com a conseqüència de fenòmens de dilatació-contracció dels minerals o l'acció de falca de l'aigua present a les esquerdes i fissures en congelar-se i augmentar el seu volum.
+ El vent pot transportar fragments previament arrancats, la velocitat dels quals és funció de la seua grandària. Posteriorment, en llançar aquest fragments contra les roques, ocasiona un efecte d'erosió mecànica important.
2.2. L'aigua
L'aigua és l'agent geològic més important. Hi podem distingir :
• Aigües dolces o continentals
+ Aigües de pluja que produeixen una acció erosiva en caure sobre la superfície terrestre. El seu efecte depén d'una sèrie de factors com la natura dels materials de la superfície (granit, calcària, argila, etc), el relleu (major o menor pendent), la intensitat de la mateixa pluja, el grau de cobertera vegetal, etc.
+ Aigües salvatges o de torrentera: procedeixen de l'aigua de pluja o del desglaç i discorren sense llit definit cap a les valls. Tenen un gran poder erosiu i són responsables de catàstrofes naturals, com el cas de les inundacions als països mediterranis.
+ Torrents: aquests ja presenten un principi de canalització de les aigües salvatges, així com de separació dels tres processos- erosió, transport i sedimentació- a les seues tres parts: conca de recepció, canal de desguàs i con de dejecció. Són cursos d'aigua intermitents que apareixen després de les pluges o del desgel
+ Rius : les aigües circulen per un canal definit. Són formes més estables on predomina el transport encara que al seu curs alt hi haja una erosió mecànica i al curs baix predomine la sedimentació.
+ Aigües subterrànies que s'infiltren sota terra a través de les roques permeables. Realitzen una acció erosiva (mecànica i química), de transport (en fragments o sals dissoltes) i de sedimentació i precipitació (estalactites i estalacmites).
+ gel : El gel és aigua en estat sòlid. A més de l'acció de fusió-solidificació, mecanisme important de la meteorització, té una important acció d'erosió i transport en les zones on les condicions climàtiques permeten la seua existència (glaceres)
• Aigües salades o marines
Formen el mars i oceans. Representen la immensa majoria de l'aigua en la Terra. Realitzen una acció erosiva química de dissolució i mecànica (ones). També realitzen un transport i distribució de materials i, per últim, constitueixen el punt on s'acumulen definitivament la pràctica totalitat dels sediments originats a les zones continentals.
El cicle hidrogeològic
Per a major informació consulteu aquesta pàgina
Totes les formes en què es presenta l'aigua es troben relacionades en l'anomenat cicle hidrogeològic. Al següent esquema presenten la distribució de l'aigua en la superfície del planeta:
Cal destacar-hi algunes dades;
- La major part del contingut d'aigua es troba formant part de mars i oceans
- L'important volum d'aigua dolça retinguda en forma de gel als continents
- El volum de l'aigua dolça subterrània és molt més abundant que el de la superficial
- La fracció d'aigua "potable" és mínima. Aquest tipus d'aigua és un recurs NO RENOVABLE que no podem malbaratar
L'aigua apareix als tres estats de la matèria i té unes característiques molt peculiars, entre les quals destaca el fet d'augmentar el seu volum en passar a l'estat sòlid (gel) i el seu gran calor específic (atempera el calor de la Terra). Els dipòsits de la hidrosfera estan interconnectats i l'aigua flueix a través d'ells tot originant un circuit tancat: l'anomenat cicle hidrogeològic o cicle d l'aigua. que apareix en aquesta animació
El calor del Sol evapora l'aigua dels oceans, llacs i rius; aquest vapor d'aigua ascén, es refreda i es condensa, tot formant núvols els quals, finalment, alliberaran l'aigua en forma líquida o de neu. Aquesta precipitació cau fonamentalment sobre els oceans; de la caiguda sobre el continent, una porció flueix per terra cap a la mar, bé per superfície (escorrentia, rius, glaceres), o com aigua subterrània. L'aigua que aplega als mars i llacs, així com l'aigua de la pluja, s'evapora i forma els núvols que posteriorment causaran noves precipitacions. Tot això provoca un procés cíclic de descens a través de la superfície terrestre en estat líquid i tornada a les capes superiors, a l'atmosfera, en estat gasós.
2.3 Els éssers vius.
L'activitat biològica és un agent geològic prou actiu. Els vegetals acceleren els processos erosius (pressió de les arrels) i també participen en la seua prevenció (la cobertera vegetal és un factor que minva l'acció erosiva de les aigües salvatges). Els microorganismes (bacteris, fongs) i els líquens alliberen com a resultat de la seua activitat una sèrie de substàncies de caracter àcid que ataquen químicament i debiliten les roques. Com a exemple de la importància de l'activitat biològica sobre la geologia del planeta, podem dir que l'activitat vital (aparició dels organismes fotosintètics) fou la responsable d la composició de l'atmosfera actual, molt diferent de l'atmosfera primitiva que no tenia O2 en la seua composició. Cal, per últim, esmentar la partícular capacitat de l'espècie humana per a modificar el medi ambient i la fesonomia del planeta.
QUÈ MOU EL CICLE DINÀMIC EXTERN?
L'energia necessària perquè actuen els agents geològics externs procedeix de:
* La calor del Sol : Com a conseqüència de l'escalfament i refredament de l'atmosfera es generen canvis de pressió que produeixen els vents, evaporació de l'aigua i precipitacions, que originen els torrents, rius etc. A nivell global podem dir que la Terra rep l'energia del sol i aquesta posa en moviment l'atmosfera i la hidrosfera. Una part de l'energia solar es perd.
* La gravetat , que és la força que fa davallar la pluja, els rius, el gel i els materials dels vessants de les muntanyes.
3. Processos geològics externs
3.1 Meteorització
S'anomena meteorització el procés per mitjà del qual les roques es fragmenten i es descomponen pel fet d'estar constantment exposades als agents atmosfèrics. La principal característica d'aquest procés és que afecta a les roques in situ, és a dir, sense haver sofert transport; Quan té lloc això es parla d' erosió. La meteorització transforma les roques compactes en un mantell residual finament fragmentat que pot ser transportat pels agents geològics externs o romandre in situ formant el sòl.
Hi ha dues formes principals de meteorització:
* mecànica (física)
* química
La meteorització mecànica produeix només la disgregació de les roques, mentre que la meteorització química provoca també variacions en la composició química dels minerals. Que hi actue un tipus o un altre de meteorització, o ambdós, depén del clima i de la roca. En general, quan la roca ja és disgregada per meteorització mecànica, s'altera més facilment per la meteorització química perquè exposa una superfície més gran a l'atac químic, i viceversa.
Hi ha una sèrie de factors que condicionen els processos de meteorització i erosió: La composició de les roques, el clima, la topografia i l'estructura dels materials. L'existencia de materials amb diferents graus de resistència a ser destruïts provoca l'aparició del fenòmen d' erosió diferencial.
3.1.1. Tipus de meteorització mecànica
1- Efecte de la dilatació per descompressió . Es produeix en roques formades a l'interior de la Terra que quan arriben a la superfície experimenten una dilatació a causa de la menor pressió a què són sotmeses (boles de granit).
2- Escalfament i refredament de les roques : termoclàsia . Aquest procés ve determinat pel diferent coeficient de dilatació dels seus minerals i a les diferències entre la superfície i l'interior de la roca, atesa la mala conductivitat tèrmica d'aquesta
3- Gel-desgel. L'aigua s'infiltra aporfitant la permeabilitat de la roca i l'existència de fractures.Les davallades de temperatura al voltant de 0ºC generen grans tensions internes que són suficients per fragmentar les roques més consistents ja que el pas d'aigua a gel representa un augment de volum del 10%. L'acció és més eficaç quan més vegades es repeteix el procés gel-desgel, és a dir, que temperatures constantment més baixes tindran un efecte menor.
3- Les arrels de les plantes.
4- L'acció els animals sapadors (talps, invertebrats etc)
5- Formació de cristalls de sal . Es tracta d'una acció semblant a la del gel; En climes amb sequeres estacionals, l'aigua profunda puja a la superfície per capil·laritat. En evaporar-se en superfície les sals dissoltes precipiten i es dipositen als intersticis de les roques; en créixer aquests cristalls poden exercir grans forces que trenquen l'estructura cristal·lina.
3.1.2. Tipus de meteorització química
Predomina en climes humits amb temperatures altes i uniformes (climes equatorials). Els agents principals són els àcids, O2 i H2O presents a l'atmosfera, hidrosfera i biosfera. La seua acció facilita la destrucció de l'estructura cristal·lina dels minerals que formen les roques. L'alteració química de les roques comença a les zones més exposades (el doble a les arestes i el triple als vèrtex que a les cares) fet que provoca que les roques adopten formes arrodonides. La meteorització química és un procés més complex que la mecànica ja que implica la transformació i aparició de nous compostos i minerals. Entre els diversos processos de meteorització química podem esmentar:
1- Dissolució . Les propietats dissolvents de l'aigua s'expliquen a partir de l'estructura polar de la molècula. L'acció de l'aigua tendeix a desmoronar la xarxa molecular d'alguns minerals
2- Oxidació . Les roques s'alteren per l'acció de l'oxígen que hi ha dissolt en l'aigua, el qual es combina amb els ions metàl·lics que formen part dels minerals. Això els proporciona un aspecte esponjós i groguenc. Pense que volsaltres podeu descriure les diferències entre un metall nou i un d'oxidat.
3- Hidròlisi . En aquesta reacció, els ions del mineral reaccionen amb els ions de l'aigua (H + o OH - ) tot formant un nou mineral
4- Carbonatació . És la reacció del CO 2 amb els minerals per donar els corresponents carbonats i bicarbonats. En aquest procés té una gran importància la dissolució del CO 2 en l'aigua. Així la calcària (CaCO 3 ) és insoluble en aigua, però quan aquesta porta CO 2 dissolt es forma bicarbonat de calci Ca (HCO 3 ) 2 , el qual és soluble en aigua i és arrossegat per ella.
CaCO3 + CO2 + H2O 
Ca (HCO3)2
5- Acció dels éssers vius : Com a resultat de l'activitat biològica alguns organismes produeixen certes substàncies de caracter àcid que ataquen químicament les roques.
3.2. Erosió
Els materials meteoritzats no resten gairebé mai al lloc d'origen, ja que són transportats pels agents geològics externs. Anomenem erosió al desgast i remoció de partícules minerals de la superfície de les roques pel pas de l'aigua, vent, gel o per l'impacte dels fragments que hi transporten.També podem distingir una erosió mecànica i una erosió química .
Durant el transport, es produeix erosió, tant al terreny sobre el qual discorre l'agent, com als fragments que són transportats. Els propis agents de transport fan ben poca acció de desgast de les roques, però quan contenen fragments de roques meteoritzades esdevenen poderosos agents erosius.
3.3. Transport
Els agents geològics que duen a terme l'erosió del relleu i que transporten els fragments arrencats són la gravetat, l'aigua d'escolament, el mar, el gel i el vent. Les partícules poden ser transportades de moltes maneres en funció de la intensitat de l'agent i de la seua grandària. Durant el transport hi ha una ordenació important de les partícules (transport diferencial) . Podem distingir diversos tipus de transport:
1- Flotació : És el transport de materials lleugers a la superfície de l'aigua. Gràcies a la rigidesa del gel, aquest també pot portar a la superfície fragments més pesants.
2- Dissolució . Durant la meteorització química, l'aigua dissol les sals que contenen les roques.
3- Suspensió . Desplaçament de partícules molt petites i no dissoltes al si d'un fluid, com és el cas de l'argila a l'aigua (aigúes de color marró) o la pols a l'aire.
4- Saltació . Desplaçament mitjançant salt produït per petits remolins d'aigua o d'aire que eleven els fragments de roca i els dipositen en cessar la força.
5- Rodament . Desplaçament propi de partícules més grans i de forma arrodonida que roden per una superfície.
6- Reptació . L'agent geològic no té la força necessària per elevar els materials i els arrossega pel fons.
3.4. Sedimentació
La sedimentació és l'acumulació dels materials procedents de l'erosió, en cessar la capacitat de transport de l'agent. Aquesta acumulació té lloc a les zones més enfonsades de continents i oceans i que s'anomenen conques sedimentàries. Les conques continentals (base de les muntanyes, llits dels rius, llacs) solen allotjar els sediments de manera transitòria, ja que amb el temps tornaran a ser erosionats i seran transportats fins a les conques oceàniques.
La sedimentació dels fragments transportats en estat sòlid es fa per acció de la gravetat mentre que els fragments transportats en estat dissolt passen a sediment per pocessos com l'evaporació (sal) o la precipitació (calcària). En aquests processos de precipitació química actuen sovint els éssers vius. Així, per exemple, es formen les closques dels mol·luscs.
3.5. Diagènesi (litificació externa )
Els materials provinents de la destrucció de les roques i transportats fins a les conques sedimentàries sofriran una sèrie de transformacions fins convertir-se en roques sedimentàries . Aquest conjunt de transformacions reben el nom de diagènesi . Les condicions de formació són temperatures inferiors a 200ºC i pressions no massa elevades. S'estudiarà a la fi del tema.
