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Manual de Cátedras de Mecánica de Suelos I : Unidad 2: Origen y formación de los suelos
UNIDAD 2
Origen y formación de los suelos
2.2 Desintegración mecánica y descomposición química
En el gran laboratorio que es la Naturaleza y el proceso continuo de ataque, actúan fuerzas que convierten las rocas en corpúsculos de menor tamaño o suelo. La esencia de los agentes y los fenómenos de cambio, así como su participación en el trabajo colectivo, son difíciles de separar, pudiéndose, en general, agruparlos en desintegración mecánica y descomposición química, según que las transformaciones sean de índole física o química. Observamos el macizo rocoso esquematizado en la figura 2.1 sometido a los efectos del sol, agua y viento, cuya labor conjunta denomínase intemperización. La acción solar diurna provoca dilataciones volumétricas y esfuerzos internos en las masas de roca, máximas en las superficies expuestas a los rayos seguidas de períodos nocturnos de enfriamiento, gestores, a su vez, de esfuerzos de signos contrario; situaciones de fluctuaciones de calor que también ocurren a plazos mayores con los cambios de estación. La fatiga producida en la roca por los esfuerzos continuados de signos alternos termina por vencer su resistencia, exfoliándola; o sea, convirtiéndola superficialmente en escamas o láminas delgadas a semejanza de las hojas de un libro, nueva forma en la cual la roca es fácilmente arrastrable por los agentes de transporte: agua, viento y gravitación, ofreciéndose nuevas superficies al trabajo devastador. Por exfoliación se forman los domos de exfoliación, resultado del desprendimiento gradual de material rocoso periférico siguiendo superficies curvas a lo largo de fracturas o planos de separación llamados juntas produciéndose colinas de aspecto redondeado. Nuestro obreros excavadores, que aún compiten con la pistola neumáticas, conocen muy bien el principio de friabilidad de la roca con cambios bruscos de temperatura, por lo que hacen fuego sobre ella y luego apagan con agua, provocando su agrietamiento en pos de su corte y remoción con menos esfuerzo muscular.
El agua penetra por las hendiduras, resquebrajaduras y fallas de la roca madre, y al pasar del estado líquido al sólido con un aumento de volumen del orden del 10%, durante las épocas de temperaturas bajas, se convierte en cuñas de hielo o detonantes que hacen saltar la roca en fragmentos. El agua de lluvia en forma de torrente y gobernada por la fuerza de la gravedad, desgasta las superficies rocosas, llevando en sí los productos que arranca , los cuales a su vez aumentan su poder abrasivo. De este modo el agua desempeña un papel dual, simultáneo, como agente destructivo y de transportación.
El aire en movimiento tiene, igualmente, capacidad demoledora, máxime cuando lleva partículas de polvo y arena que le otorgan cualidades abrasivas.
Los agentes físicos no son capaces de reducir el tamaño de las partículas en más de 0.01mm.
La actividad humana participa en el cambio de tamaño de grandes masas de materiales naturales a elementos menores, como acontece en los movimientos de tierras que implican la construcción de presas y carreteras, demandando usualmente la excavación de ingentes volúmenes de préstamos. El agricultor con el arado contribuye, también, aunque en menor escala, a las operaciones de cambios artificiales en los materiales superficiales de la corteza terrestre cuando ara y remueve los terrenos de cultivo.
La descomposición química, que implica fenómenos más complejos que los correspondientes a los de intemperización física, conduce a resultados de suelos con características disímiles a los de los minerales originales, como es el caso de las arcillas derivadas del feldespato, que tienen cualidades distintas a las del material de nacimiento. La intemperización química se manifiesta, preferentemente, al través de la oxidación, carbonatación y disolución.
En la oxidación el oxígeno se une, principalmente, a los compuestos férricos, teniendo lugar esta reacción, con mayor intensidad, en los climas húmedos; sin agua la oxidación es lenta o nula. La oxidación va acompañada, usualmente, de aumentos de volumen en los nuevos minerales formados, coadyudando a la desintegración de los cuerpos originales.
La carbonatación es el proceso de descomposición que sufren los cristales que contienen calcio, magnesio, sodio o potasio al reaccionar con aguas carbonatadas, formándose carbonatos o bicarbonatos.
La disolución es propia de la caliza y el mármol que ven destruir su carbonato cálcico en soluciones que contengan bióxido de carbono. Las superficies expuestas de caliza y yeso resultan corrientemente grabadas o agujereadas por el susodicho fenómeno. El agua meteórica disuelve cantidades moderadas de bióxido de carbono de la atmósfera y de los materiales orgánicos presentes en la superficie terrestre, produciendo una débil solución de ácido carbónico que ataca y ablanda a los materiales que contienen carbonatos y silicato. De este modo se pueden reblandecer rocas tan duras como el granito, pudiendo los bloques de cuarzo convertirse en arenas sin cohesión . El agua subterránea acomete y disuelve a los materiales situados bajo la superficie, uniéndose, a la acción química, un trabajo mecánico por la energía del flujo interno. La labor químico - mecánica de las aguas subterráneas se denomina carsificación, del topónimo Karst o Carso, nombre de una altiplanicie calcárea situada al norte de Yugoslavia. El subsuelo nacional está en gran parte constituido por masas calizas donde han tenido lugar fenómenos cársicos, siendo notable por estas peculiaridades Los Haitises , región situada al sur del valle del Cibao Oriental y la bahía de Samaná, que llevando el mismo nombre de la Isla, significa en lengua aborigen "tierra alta" según el parecer de varios investigadores. En la figura 2.2 pueden observarse las formaciones montañosas troncocónicas, remanentes de las disoluciones superficiales típicas de Los Haitises. La cueva de Santa Ana y las de los Tres Ojos son lugares de recreo en Santo Domingo bien conocidos por grandes espacios causados por las aguas subterráneas. Al Sureste de Sosúa, en la costa Norte del país, se han identificado fenómenos cársticos . La hidrólisis, el hecho por excelencia en la descomposición química que guía a la formación de las arcillas, requiere climas húmedos y calientes como el de la República Dominicana, razón por la cual contamos con grandes depósitos cohesivos. En cambio, en los desiertos, aunque es cierto que predominan temperaturas elevadas, la sequedad atmosférica impide la formación de arcillas por hidrólisis, habiendo sólo oportunidad para la generación de materiales granulares originados de modo principal por el estallido de las rocas con los grandes cambios de temperaturas que se producen con el paso del día a la noche. El oasis, dentro de las regiones desérticas, completa con la existencia de agua las condiciones necesarias para la formación de arcillas. Los tres (3) componentes principales de las arcillas son la caolinita, la montmorilonita y la ilita. El vocablo caolinita se deriva del chino kao-ling, Cerro Alto, nombre de la montaña desde donde, por vez primera, se extrajo caolín para usos alfareros en Europa, con el interés de imitar la calidad milenaria de la cerámica oriental. El mineral fue clasificado inicialmente en nuestras procedentes de Montmorillon, pueblo francés. Este componente se caracteriza por su avidez por el agua y notable aumento de volumen en ganancia de ésta. El nombre ilita le fue dado a este compuesto por los geólogos del servicio geológico de Illinois en honor a su estado.
La palabra laterita se emplea para designar a muchos suelos arcillosos originados en climas tropicales, de un alto contenido de aluminio hidratado en óxido de hierro. La bauxita es una laterita rica en aluminio, donde se ha eliminado la sílice de las arcillas. En algunas lateritas la concentración de hierro es tan elevada que se pueden beneficiar, como es el caso de los yacimientos de ferroníquel de las lomas de la Parguera y Caribe, cerca de Bonao. Los seres vivos contribuyen al mecanismo de destrucción - transporte de las rocas, modificador de la corteza terrestre, tomar de aquellas los minerales necesarios para sus actividades biológicas, como sucede con las sales de fósforo que fijan en sus huesos y llevan luego a otros lugares . Así, gusanos, hormigas, roedores y animales mayores, a los que se unen las plantas, participan en la formación de nuevos materiales que necesariamente no son de menor resistencia o tamaño que los de procedencia. Los gusanos y plantas facilitan adicionalmente la introducción de otros agentes de cambio.
A partir del fango calizo de producen grandes masas terrestre por acumulaciones de restos de corales, conchas de moluscos, esponjas y costras precipitadas por plantas acuáticas como las algas. Estos desechos, de magnitudes increíbles, llegan a formar los atolones y arrecifes. La isla de Santo Domingo o Haití está constituida en gran parte por depósitos coralíferos emergidos en un pasado geológico reciente. El mayor aporte corresponde al de los corales que encuentran en nuestro clima subtropical, mares pocos profundos y calientes, donde se satisfacen las condiciones de hondura tope de 45 grados centígrados favorables para su desarrollo, situándose las nuevas colonias sobre las precedentes muertas. Nuestros modernos arrecifes de coral no son continuos, interrumpiéndose su crecimiento por el agua fresca de la desembocadura de los ríos y los materiales que arrastran.
A través de su ciclo vegetativo las plantas incorporan el subsuelo grandes cantidades de humus, dándole a los materiales superficiales un color subido que va del castaño oscuro al negro, llamándoles, entonces, en algunos países , mantillo; y tierra negra o capa vegetal, en República Dominicana. Este material tiende a depositarse en los lugares bajos y valles, formando los campos labrantíos y dejando desprovistos de ellos a las colinas o lugares de pendientes pronunciadas. En Moca, provincia Espaillat, el manto superficial de tierra negra alcanza 0.80 m. señalándose como uno de los suelos más fértiles del país y del mundo.
La intemperización no sólo se manifiesta en los materiales naturales, sino también contra las obras construidas por el hombre, siendo su preocupación preservarla a todo lo largo de su vida útil o de diseño. En los puentes metálicos y en los pórticos de edificaciones industriales, del mismo material de construcción, la intemperización es notable en términos humanos, advirtiéndose de igual modo deterioros en las obras y estatuas antiguas. Tarde o temprano habrán de tomarse medidas para proteger los monumentos coloniales de Santo Domingo de la acción devastadora del tiempo, a la cual se suman los efectos crecientes de la actividad humana a tenor de las vibraciones y los gases sobrantes que provoca el tránsito de los vehículos de motor que circulan próximos a los monumentos.
© Octubre 1981 y © Junio de 1984 Universidad Nacional Pedro Henríquez Ureña, Santo Domingo, República Dominicana
© Mayo 1994, Universidad Nacional Pedro Henríquez Ureña, Santo Domingo, República Dominicana