Limo

El limo es un material granular de un tamaño entre arena y arcilla y compuesto principalmente de granos de cuarzo quebrados. El limo puede presentarse como suelo (a menudo mezclado con arena o arcilla) o como sedimento mezclado en suspensión con agua. El limo generalmente tiene una sensación harinosa cuando está seco y carece de plasticidad cuando está mojado. La lengua también puede sentir el limo como granular cuando se coloca sobre los dientes frontales (incluso cuando se mezcla con partículas de arcilla).

El limo es un material común que constituye el 45% del lodo moderno promedio. Se encuentra en muchos deltas de ríos y como acumulaciones depositadas por el viento, particularmente en Asia central, el norte de China y América del Norte. Se produce tanto en climas muy cálidos (a través de procesos como colisiones de granos de cuarzo en tormentas de polvo) como en climas muy fríos (a través de procesos como la molienda glacial de granos de cuarzo).

Loess es un suelo rico en limo que constituye una de las tierras agrícolas más fértiles de la Tierra. Sin embargo, el limo es muy vulnerable a la erosión y tiene malas propiedades mecánicas, lo que hace que la construcción en suelos limosos sea problemática. La falla de la presa Teton en 1976 se ha atribuido al uso de loess inadecuado en el núcleo de la presa, y la licuefacción del suelo limoso es un riesgo de terremoto importante. Los sedimentos transportados por el viento y el agua son formas significativas de contaminación ambiental, a menudo exacerbadas por malas prácticas agrícolas.

Descripción

El limo es detritus (fragmentos de roca desgastada y erosionada) con propiedades intermedias entre la arena y la arcilla. Una definición más precisa de limo utilizada por los geólogos es que se trata de partículas detríticas con tamaños entre 1/256 y 1/16 mm (alrededor de 4 a 62 micrones). Esto corresponde a partículas entre 8 y 4 unidades phi en la escala phi de Krumbein. Otros geólogos definen el limo como partículas detríticas entre 2 y 62 micrones o 9 a 4 unidades phi. Una tercera definición es que el limo es un material detrítico de grano fino compuesto de cuarzo en lugar de minerales arcillosos. Dado que la mayoría de las partículas de minerales arcillosos tienen un tamaño inferior a 2 micras, mientras que la mayoría de las partículas detríticas entre 2 y 62 micras están compuestas de granos de cuarzo rotos, en la práctica existe una buena concordancia entre estas definiciones.

El límite de tamaño superior de 1/256 mm o 62 micras corresponde a las partículas más pequeñas que se pueden discernir a simple vista. También corresponde a una brecha de Tanner en la distribución de tamaños de partículas en los sedimentos: las partículas de tamaño entre 120 y 30 micrones son escasas en la mayoría de los sedimentos, lo que sugiere que la distinción entre arena y limo tiene un significado físico. Como se señaló anteriormente, el límite inferior de 2 a 4 micras corresponde a la transición de partículas que son predominantemente granos de cuarzo rotos a partículas que son predominantemente partículas minerales de arcilla.

Assallay y los coinvestigadores dividen aún más el limo en tres rangos de tamaño: C (2-5 micrones), que representa arcillas posglaciales y polvo del desierto; D1 (20-30 micras) que representa loess "tradicional"; y D2 (60 micras) que representa el loess muy grueso del norte de África.

El limo se puede distinguir de la arcilla en el campo por su falta de plasticidad o cohesión y por su tamaño de grano. Los granos de limo son lo suficientemente grandes como para darle al limo una sensación arenosa, especialmente si se coloca una muestra entre los dientes. Las partículas del tamaño de la arcilla se sienten suaves entre los dientes. Las proporciones de limo grueso y fino en una muestra de sedimento se determinan con mayor precisión en el laboratorio utilizando el método de pipeta, que se basa en la tasa de sedimentación a través de la ley de Stokes y proporciona la distribución del tamaño de partícula en consecuencia. La composición mineral de las partículas de limo se puede determinar con un microscopio petrográfico para tamaños de grano tan bajos como 10 micrones.

El limo vadoso son cristales de calcita del tamaño del limo que se encuentran en los espacios porosos y en las cavidades de la piedra caliza. Este se emplaza a medida que el sedimento se transporta a través de la zona vadosa para depositarse en el espacio poroso.

Los ingenieros civiles en los Estados Unidos definen el limo como un material hecho de partículas que pasan un tamiz número 200 (0,074 mm o menos) pero muestran poca plasticidad cuando están húmedos y poca cohesión cuando se secan al aire. La Sociedad Internacional de Ciencias del Suelo define el limo como un suelo que contiene un 80 % o más de partículas de entre 0,002 mm y 0,02 mm de tamaño, mientras que el Departamento de Agricultura de EE. UU. establece el límite en 0,05 mm. El término limo también se usa informalmente para materiales que contienen mucha arena y arcilla, así como partículas del tamaño de limo, o para lodo suspendido en agua.

Ocurrencia

El limo es un material muy común y se ha estimado que hay mil millones de billones de billones (10) de granos de limo en todo el mundo. El limo es abundante en los depósitos eólicos y aluviales, incluidos los deltas de los ríos, como los deltas del río Nilo y Níger. Bangladesh está sustentado en gran parte por depósitos de limo del delta del Ganges. El limo también es abundante en el norte de China, Asia central y América del Norte. Sin embargo, el limo es relativamente poco común en las regiones tropicales del mundo.

El limo se encuentra comúnmente en suspensión en el agua del río y constituye más del 0,2% de la arena del río. Es abundante en la matriz entre los granos de arena más grandes de las grauvacas. El lodo moderno tiene un contenido promedio de limo del 45%. El limo se encuentra a menudo en mudrock como láminas delgadas, como grumos o dispersos por toda la roca. Las láminas sugieren deposición en una corriente débil que avienta el limo de arcilla, mientras que los grumos sugieren un origen como gránulos fecales. Cuando el limo se dispersa por toda la roca de lodo, es probable que se haya depositado mediante procesos rápidos, como la floculación. La roca sedimentaria compuesta principalmente de limo se conoce como limolita.

El limo es común en todo el registro geológico, pero parece ser particularmente común en las formaciones del Cuaternario. Esto puede deberse a que la deposición de limo se ve favorecida por la glaciación y las condiciones árticas características del Cuaternario. El limo a veces se conoce como harina de roca o harina de glaciar, especialmente cuando se produce por la acción de los glaciares. El limo suspendido en el agua que drena de los glaciares a veces se conoce como leche de roca o leche de luna.

Fuentes

Una explicación simple para la formación de sedimentos es que es una continuación directa a una escala más pequeña de la desintegración de la roca en grava y arena. Sin embargo, la presencia de una brecha de Tanner entre arena y limo (una escasez de partículas con tamaños entre 30 y 120 micras) sugiere que diferentes procesos físicos producen arena y limo. Los mecanismos de formación de sedimentos se han estudiado extensamente en el laboratorio y se han comparado con observaciones de campo. Estos muestran que la formación de sedimentos requiere procesos de alta energía que actúan durante largos períodos de tiempo, pero tales procesos están presentes en diversos entornos geológicos.

Los granos de limo de cuarzo generalmente se encuentran en forma de placas o láminas. Esto puede ser característico de cómo los granos más grandes se desgastan, o reflejan la forma de pequeños granos de cuarzo en rocas metamórficas foliadas, o surgen del crecimiento autigénico de granos de cuarzo paralelos al lecho en rocas sedimentarias. Teóricamente, las partículas formadas por la fractura aleatoria de un material isotrópico, como el cuarzo, tienden naturalmente a tener forma de cuchilla. El tamaño de los granos de limo producidos por abrasión o rotura de granos más grandes puede reflejar defectos en la estructura cristalina del cuarzo, conocidos como defectos de Moss.Dichos defectos se producen por la deformación tectónica de la roca madre y también surgen de la transición alto-bajo del cuarzo: el cuarzo experimenta una fuerte disminución de volumen cuando se enfría por debajo de una temperatura de aproximadamente 573 °C (1063 °F), lo que crea tensión y defectos de cristal en los granos de cuarzo en un cuerpo de granito que se está enfriando.

Los mecanismos para la producción de limo incluyen:

• Erosión de granos inicialmente del tamaño de limo de roca metamórfica de bajo grado.
• Producción de granos del tamaño de un limo a partir de la fractura de granos más grandes durante la meteorización inicial de las rocas y la formación del suelo, a través de procesos como la fragmentación de las heladas y la haloclastia. Esto produce partículas de limo cuyo tamaño de 10-30 micrones está determinado por los defectos de Moss.
• Producción de granos del tamaño de limo a partir del impacto de grano a grano durante el transporte de sedimentos más gruesos.
• Formación de cuarzo autigénico durante la meteorización a arcilla.
• Cristalización de las pruebas de organismos silíceos depositados en mudrock.

Los experimentos de laboratorio han producido resultados contradictorios con respecto a la efectividad de varios mecanismos de producción de sedimentos. Esto puede deberse al uso de vetas o pegmatitas de cuarzo en algunos de los experimentos. Ambos materiales se forman en condiciones que promueven el crecimiento cristalino ideal y pueden carecer de los defectos de Moss de los granos de cuarzo en los granitos. Por lo tanto, la producción de limo a partir de vetas de cuarzo es muy difícil por cualquier mecanismo, mientras que la producción de limo a partir de granito de cuarzo procede fácilmente por cualquiera de varios mecanismos. Sin embargo, el proceso principal es probablemente la abrasión por transporte, incluida la trituración fluvial, el desgaste eólico y la molienda glacial.

Debido a que los depósitos de limo (como el loess, un suelo compuesto principalmente de limo) parecen estar asociados con regiones glaciadas o montañosas en Asia y América del Norte, se ha puesto mucho énfasis en la molienda glacial como fuente de limo. Alta Asia ha sido identificada como un importante generador de limo, que se acumuló para formar los suelos fértiles del norte de India y Bangladesh, y el loess de Asia central y el norte de China. Durante mucho tiempo se ha pensado que el loess está ausente o es raro en los desiertos que carecen de montañas cercanas (Sahara, Australia). Sin embargo, los experimentos de laboratorio muestran que los procesos eólicos y fluviales pueden ser bastante eficientes en la producción de limo, al igual que la meteorización en climas tropicales.El limo parece producirse en grandes cantidades en las tormentas de polvo, y los depósitos de limo encontrados en Israel, Túnez, Nigeria y Arabia Saudita no pueden atribuirse a la glaciación. Además, las áreas de origen del desierto en Asia pueden ser más importantes para la formación de loess de lo que se pensaba anteriormente. Parte del problema puede ser la combinación de altas tasas de producción con entornos propicios para la deposición y la conservación, lo que favorece los climas glaciales más que los desiertos.

El loess asociado con la glaciación y la meteorización fría puede distinguirse del loess asociado con regiones cálidas por la distribución de tamaños. El loess glacial tiene un tamaño de partícula típico de unas 25 micras. El loess del desierto contiene partículas más grandes o más pequeñas, con el limo fino producido en las tormentas de polvo y la fracción de limo grueso posiblemente representando la cola de partículas finas de la producción de arena.

Impacto humano

Loess subyace en algunas de las tierras agrícolas más productivas del mundo. Sin embargo, es muy susceptible a la erosión. Las partículas de cuarzo en el limo no proporcionan nutrientes por sí mismas, pero promueven una excelente estructura del suelo, y las partículas del tamaño del limo de otros minerales, presentes en cantidades más pequeñas, proporcionan los nutrientes necesarios. El limo, depositado por las inundaciones anuales a lo largo del río Nilo, creó el suelo rico y fértil que sustentó la civilización del Antiguo Egipto. El cierre de la Presa Alta de Asuán ha cortado esta fuente de sedimentos y la fertilidad del delta del Nilo se está deteriorando.

El loess tiende a perder fuerza cuando se humedece, y esto puede conducir a la falla de los cimientos de los edificios. El material limoso tiene una estructura abierta que colapsa cuando se moja. La arcilla rápida (una combinación de limo muy fino y partículas del tamaño de la arcilla de la molienda glacial) es un desafío particular para la ingeniería civil.

La falla de la presa Teton se ha atribuido al uso de loess de la llanura aluvial del río Snake en el núcleo de la presa. El loess carece de la plasticidad necesaria para su uso en el núcleo de una presa, pero sus propiedades eran poco conocidas, incluso por la Oficina de Recuperación de EE. UU., con su gran experiencia en la construcción de presas de tierra.

El limo es susceptible a la licuefacción durante fuertes terremotos debido a su falta de plasticidad. Esto ha suscitado preocupaciones sobre el potencial de daños por terremotos en el suelo limoso del centro de los Estados Unidos en caso de un gran terremoto en la Zona Sísmica de Nuevo Madrid.

Impactos ambientales

El limo se transporta fácilmente en el agua y es lo suficientemente fino como para ser transportado largas distancias por aire en forma de polvo. Mientras que las partículas de limo más gruesas (60 micras) se asientan en un metro de agua tranquila en solo cinco minutos, los granos de limo más finos (2 micras) pueden tardar varios días en asentarse en agua tranquila. Cuando el limo aparece como contaminante en el agua, el fenómeno se conoce como sedimentación.

El sedimento depositado por el río Mississippi a lo largo del siglo XX ha disminuido debido a un sistema de diques, lo que contribuye a la desaparición de humedales protectores e islas de barrera en la región del delta que rodea a Nueva Orleans.

En el sureste de Bangladesh, en el distrito de Noakhali, se construyeron presas transversales en la década de 1960, por lo que el sedimento gradualmente comenzó a formar nuevas tierras llamadas "chars". El distrito de Noakhali ha ganado más de 73 kilómetros cuadrados (28 millas cuadradas) de tierra en los últimos 50 años. Con fondos holandeses, el gobierno de Bangladesh comenzó a ayudar a desarrollar chars más antiguos a fines de la década de 1970 y, desde entonces, el esfuerzo se ha convertido en una operación de varias agencias que construye caminos, alcantarillas, terraplenes, refugios contra ciclones, baños y estanques, además de distribuir tierras a los colonos.. Para el otoño de 2010, el programa habrá asignado unos 100 kilómetros cuadrados (20.000 acres) a 21.000 familias.

Una fuente principal de sedimentos en los ríos urbanos es la alteración del suelo por la actividad de construcción. Una fuente principal en los ríos rurales es la erosión causada por el arado de campos agrícolas, la tala rasa o el tratamiento de tala y quema de bosques.

Cultura

El fértil limo negro de las orillas del río Nilo es un símbolo de renacimiento, asociado con el dios egipcio Anubis.