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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E12 - Geoquímica Superficial y Meteorización
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:4678
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Meteorización física y superficie reactiva
¿Cómo la fragmentación física prepara la roca para reaccionar químicamente?
Grupo 2: Grupo 2: Reacciones de meteorización química
¿Qué reacciones alteran y disuelven los minerales?
Grupo 3: Grupo 3: Producción y espesor estacionario del suelo
¿Cómo controla el regolito la producción de suelo y su espesor estable?
Grupo 4: Grupo 4: Ciclo superficial de nutrientes
¿Cómo circulan los nutrientes desde la roca hasta sus pérdidas hidrológicas?
Grupo 5: Grupo 5: Litología y carga disuelta fluvial
¿Cómo se traduce la meteorización de la cuenca en composición química del río?
Grupo 6: Grupo 6: Erosión física y tiempo de contacto agua–roca
¿Cómo modifica la erosión el tiempo disponible para enriquecer el agua?
Grupo 7: Grupo 7: Señal geoquímica integrada del río
¿Cómo funciona la química fluvial como observable integrado de la meteorización?
ID:1711
Grupo 1: Grupo 1: Meteorización física y superficie reactiva
Descripción
¿Cómo la fragmentación física prepara la roca para reaccionar químicamente?
Pregunta clave: ¿Cómo la fragmentación física prepara la roca para reaccionar químicamente?
La meteorización física —la fragmentación que produce el ciclo de hielo y deshielo, el estrés térmico repetido, o la cristalización de sales dentro de las grietas de la roca— aumenta la superficie específica de esa misma roca, y es precisamente ese aumento de superficie expuesta el que hace que la meteorización química se acelere, porque hay mucha más superficie de roca disponible para que el agua reaccione con ella. El ciclo de los nutrientes en la superficie terrestre —el nitrógeno, el fósforo, el potasio y el calcio— involucra cuatro etapas sucesivas: la liberación de esos nutrientes por la propia meteorización, su asimilación por parte de los organismos vivos, su retorno al suelo cuando esa materia orgánica se descompone, y sus pérdidas finales por lixiviación hacia las aguas subterráneas. La carga disuelta que llevan los ríos refleja, precisamente, la intensidad de la meteorización química que ocurre dentro de su cuenca: los ríos que drenan cuencas con una litología de silicatos fáciles de meteorizar, como los granitos o los basaltos, tienen una concentración de calcio, de sodio, de potasio, de magnesio y de bicarbonato disueltos mayor que los ríos que drenan cuencas sedimentarias carbonatadas, donde los propios carbonatos, aunque son más solubles, terminan disolviéndose casi por completo apenas entran en contacto con el agua, sin dejar tanto margen para seguir enriqueciendo esa agua río abajo. Así, desde la desintegración de la roca con la que arranca este documento hasta esa correlación negativa con la que termina, pasando por la aceleración que la meteorización física le da a la meteorización química, la función de producción de suelo y el ciclo de nutrientes, la meteorización y la geoquímica superficial hacen que la composición química de cada río termine siendo, en el fondo, una lectura indirecta de cuánto tiempo el agua y la roca de su cuenca llevan conversando entre sí.
ID:3575
Grupo 2: Grupo 2: Reacciones de meteorización química
Descripción
¿Qué reacciones alteran y disuelven los minerales?
Pregunta clave: ¿Qué reacciones alteran y disuelven los minerales?
La meteorización es la desintegración y la alteración química que sufren las rocas al entrar en contacto con la atmósfera, con el agua y con los organismos vivos; es este mismo proceso el que produce el material que después se convierte en suelo, liberando al sistema hidrológico tanto los nutrientes como los cationes que esas rocas tenían atrapados en su interior. La meteorización física —la fragmentación que produce el ciclo de hielo y deshielo, el estrés térmico repetido, o la cristalización de sales dentro de las grietas de la roca— aumenta la superficie específica de esa misma roca, y es precisamente ese aumento de superficie expuesta el que hace que la meteorización química se acelere, porque hay mucha más superficie de roca disponible para que el agua reaccione con ella. Esa meteorización química involucra, a su vez, tres tipos de reacciones distintas: la hidrólisis, la más importante de las tres, que disuelve los silicatos de la roca directamente con el agua; la oxidación, que descompone los minerales que contienen hierro en su forma ferrosa; y la carbonatación, que disuelve los minerales carbonatados gracias al dióxido de carbono disuelto en el agua. La carga disuelta que llevan los ríos refleja, precisamente, la intensidad de la meteorización química que ocurre dentro de su cuenca: los ríos que drenan cuencas con una litología de silicatos fáciles de meteorizar, como los granitos o los basaltos, tienen una concentración de calcio, de sodio, de potasio, de magnesio y de bicarbonato disueltos mayor que los ríos que drenan cuencas sedimentarias carbonatadas, donde los propios carbonatos, aunque son más solubles, terminan disolviéndose casi por completo apenas entran en contacto con el agua, sin dejar tanto margen para seguir enriqueciendo esa agua río abajo.
ID:3576
Grupo 3: Grupo 3: Producción y espesor estacionario del suelo
Descripción
¿Cómo controla el regolito la producción de suelo y su espesor estable?
Pregunta clave: ¿Cómo controla el regolito la producción de suelo y su espesor estable?
Una función de producción de suelo establece que la tasa a la que la roca se convierte en suelo decrece de manera exponencial a medida que aumenta el espesor del regolito que la cubre: las rocas más expuestas, bajo una capa de suelo fina, se meteorizan mucho más rápido, porque el agua y el dióxido de carbono del suelo tienen mucho más acceso hasta ellas. Cuando el sistema alcanza un estado estacionario, la tasa de producción de suelo termina igualando a la tasa de erosión, y es precisamente ese equilibrio entre ambas tasas el que determina el espesor de suelo que la ladera mantiene de manera estable. El comportamiento esperado de todo este sistema incluye una correlación negativa entre la tasa de erosión física, que va desnudando roca nueva, y la concentración de solutos disueltos en el agua, que refleja cuánto tiempo estuvo esa agua en contacto con la roca antes de escurrir. Así, desde la desintegración de la roca con la que arranca este documento hasta esa correlación negativa con la que termina, pasando por la aceleración que la meteorización física le da a la meteorización química, la función de producción de suelo y el ciclo de nutrientes, la meteorización y la geoquímica superficial hacen que la composición química de cada río termine siendo, en el fondo, una lectura indirecta de cuánto tiempo el agua y la roca de su cuenca llevan conversando entre sí.
ID:3577
Grupo 4: Grupo 4: Ciclo superficial de nutrientes
Descripción
¿Cómo circulan los nutrientes desde la roca hasta sus pérdidas hidrológicas?
Pregunta clave: ¿Cómo circulan los nutrientes desde la roca hasta sus pérdidas hidrológicas?
La meteorización es la desintegración y la alteración química que sufren las rocas al entrar en contacto con la atmósfera, con el agua y con los organismos vivos; es este mismo proceso el que produce el material que después se convierte en suelo, liberando al sistema hidrológico tanto los nutrientes como los cationes que esas rocas tenían atrapados en su interior. La meteorización física —la fragmentación que produce el ciclo de hielo y deshielo, el estrés térmico repetido, o la cristalización de sales dentro de las grietas de la roca— aumenta la superficie específica de esa misma roca, y es precisamente ese aumento de superficie expuesta el que hace que la meteorización química se acelere, porque hay mucha más superficie de roca disponible para que el agua reaccione con ella. El ciclo de los nutrientes en la superficie terrestre —el nitrógeno, el fósforo, el potasio y el calcio— involucra cuatro etapas sucesivas: la liberación de esos nutrientes por la propia meteorización, su asimilación por parte de los organismos vivos, su retorno al suelo cuando esa materia orgánica se descompone, y sus pérdidas finales por lixiviación hacia las aguas subterráneas. Así, desde la desintegración de la roca con la que arranca este documento hasta esa correlación negativa con la que termina, pasando por la aceleración que la meteorización física le da a la meteorización química, la función de producción de suelo y el ciclo de nutrientes, la meteorización y la geoquímica superficial hacen que la composición química de cada río termine siendo, en el fondo, una lectura indirecta de cuánto tiempo el agua y la roca de su cuenca llevan conversando entre sí.
ID:3578
Grupo 5: Grupo 5: Litología y carga disuelta fluvial
Descripción
¿Cómo se traduce la meteorización de la cuenca en composición química del río?
Pregunta clave: ¿Cómo se traduce la meteorización de la cuenca en composición química del río?
La carga disuelta que llevan los ríos refleja, precisamente, la intensidad de la meteorización química que ocurre dentro de su cuenca: los ríos que drenan cuencas con una litología de silicatos fáciles de meteorizar, como los granitos o los basaltos, tienen una concentración de calcio, de sodio, de potasio, de magnesio y de bicarbonato disueltos mayor que los ríos que drenan cuencas sedimentarias carbonatadas, donde los propios carbonatos, aunque son más solubles, terminan disolviéndose casi por completo apenas entran en contacto con el agua, sin dejar tanto margen para seguir enriqueciendo esa agua río abajo.
ID:3579
Grupo 6: Grupo 6: Erosión física y tiempo de contacto agua–roca
Descripción
¿Cómo modifica la erosión el tiempo disponible para enriquecer el agua?
Pregunta clave: ¿Cómo modifica la erosión el tiempo disponible para enriquecer el agua?
La meteorización es la desintegración y la alteración química que sufren las rocas al entrar en contacto con la atmósfera, con el agua y con los organismos vivos; es este mismo proceso el que produce el material que después se convierte en suelo, liberando al sistema hidrológico tanto los nutrientes como los cationes que esas rocas tenían atrapados en su interior. Cuando el sistema alcanza un estado estacionario, la tasa de producción de suelo termina igualando a la tasa de erosión, y es precisamente ese equilibrio entre ambas tasas el que determina el espesor de suelo que la ladera mantiene de manera estable. El comportamiento esperado de todo este sistema incluye una correlación negativa entre la tasa de erosión física, que va desnudando roca nueva, y la concentración de solutos disueltos en el agua, que refleja cuánto tiempo estuvo esa agua en contacto con la roca antes de escurrir. Así, desde la desintegración de la roca con la que arranca este documento hasta esa correlación negativa con la que termina, pasando por la aceleración que la meteorización física le da a la meteorización química, la función de producción de suelo y el ciclo de nutrientes, la meteorización y la geoquímica superficial hacen que la composición química de cada río termine siendo, en el fondo, una lectura indirecta de cuánto tiempo el agua y la roca de su cuenca llevan conversando entre sí.
ID:3580
Grupo 7: Grupo 7: Señal geoquímica integrada del río
Descripción
¿Cómo funciona la química fluvial como observable integrado de la meteorización?
Pregunta clave: ¿Cómo funciona la química fluvial como observable integrado de la meteorización?
Cuando el sistema alcanza un estado estacionario, la tasa de producción de suelo termina igualando a la tasa de erosión, y es precisamente ese equilibrio entre ambas tasas el que determina el espesor de suelo que la ladera mantiene de manera estable. La carga disuelta que llevan los ríos refleja, precisamente, la intensidad de la meteorización química que ocurre dentro de su cuenca: los ríos que drenan cuencas con una litología de silicatos fáciles de meteorizar, como los granitos o los basaltos, tienen una concentración de calcio, de sodio, de potasio, de magnesio y de bicarbonato disueltos mayor que los ríos que drenan cuencas sedimentarias carbonatadas, donde los propios carbonatos, aunque son más solubles, terminan disolviéndose casi por completo apenas entran en contacto con el agua, sin dejar tanto margen para seguir enriqueciendo esa agua río abajo. El comportamiento esperado de todo este sistema incluye una correlación negativa entre la tasa de erosión física, que va desnudando roca nueva, y la concentración de solutos disueltos en el agua, que refleja cuánto tiempo estuvo esa agua en contacto con la roca antes de escurrir. Así, desde la desintegración de la roca con la que arranca este documento hasta esa correlación negativa con la que termina, pasando por la aceleración que la meteorización física le da a la meteorización química, la función de producción de suelo y el ciclo de nutrientes, la meteorización y la geoquímica superficial hacen que la composición química de cada río termine siendo, en el fondo, una lectura indirecta de cuánto tiempo el agua y la roca de su cuenca llevan conversando entre sí.
ID:3581