Suelo y lecho rocoso

Los geólogos dividen el lecho rocoso en tres clases.

Rocas ígneas

Las rocas ígneas se encuentran en aproximadamente 20 condados del Llano Uplift, el centro-sur de Texas y las áreas de Trans-Pecos. Estas rocas se derivan de un material rocoso fundido enfriado y solidificado, llamado magma, que fue empujado desde el interior de la tierra.

El magma que se enfría bajo la superficie forma rocas intrusivas y el magma que llega a la superficie forma rocas extrusivas. La tasa de enfriamiento, la composición mineral y el modo de colocación controlan el tipo, la textura y la forma de las rocas.

Estas variables complican la identificación. Es necesario tener experiencia en mineralogía y petrología para identificar cada uno correctamente. Las rocas ígneas que afloran en Texas generalmente se describen como intrusivas (como el granito) o extrusivas (como el basalto):

• El granito es una roca dura, generalmente de grano grueso, de color claro (rosa, rojo o gris) y más pesada que la mayoría de las rocas. Está compuesto principalmente de cuarzo, feldespato y algunos minerales oscuros (generalmente mica). El granito tiene una textura cristalina y suele ser de grano uniforme (granos de tamaño algo igual).
• El basalto es una roca dura, generalmente de grano fino. Es de color oscuro (verde, gris o negro) con una textura brillante. El basalto es más pesado que la mayoría de las rocas.

Rocas metamórficas

Las rocas metamórficas se forman por la alteración de rocas preexistentes (ígneas, sedimentarias y otras rocas metamórficas) por calor, presión o ambos. Estas alteraciones desarrollan nuevas texturas, estructuras y minerales.

Algunas rocas metamórficas se caracterizan por una apariencia bandeada o estratificada y se identifican como:  gneis foliado (bandas irregulares), esquisto (bandas regulares) y pizarra (estratificadas), mientras que otras son masivas o granulares y se denominan mármol no foliado.

Rocas sedimentarias

Las rocas sedimentarias son clásticas o no clásticas.

Rocas clásticas

Las rocas clásticas se forman a partir de la acumulación de fragmentos de roca preexistentes o material vegetal en el caso del lignito. Las rocas sedimentarias clásticas se forman por procesos mecánicos como la erosión de una masa de tierra. Esta erosión rompe la roca en fragmentos, que a su vez son transportados por el viento o el agua y se vuelven a depositar. A continuación, los minerales solubles cementan los granos individuales.

Las rocas sedimentarias clásticas se clasifican según su tamaño. La tabla unificada de clasificación del tamaño del suelo muestra los tamaños de partícula en milímetros y pulgadas en relación con los tamaños de tamiz estándar de EE. UU. para materiales clásticos. Las rocas sedimentarias clásticas se forman por la cementación de granos individuales de tamaños de partícula respectivos, e incluyen lo siguiente:

• El esquisto está compuesto por partículas de arcilla cementadas entre sí. La mayoría de los esquistos en Texas son de origen marino. Dependiendo de la composición química, algunos esquistos pueden degradarse rápidamente en arcilla cuando se exponen al aire y al agua.
• La limolita y la arenisca están compuestas por partículas del tamaño de limo y arena, respectivamente. La arenisca es mucho más común que la limolita. Los agentes cementantes comunes para la arenisca son el carbonato y los óxidos de hierro. Ocasionalmente se encuentra cemento de sílice. La dureza de estas rocas depende del agente cementante, siendo el hierro cementado el más blando y la sílice cementada más dura.
• El conglomerado está compuesto por partículas del tamaño de grava y más grandes. La mayoría de los conglomerados se encuentran en el oeste y centro de Texas. El agente cementante más común es el carbonato. La sílice también se encuentra ocasionalmente. La grava de chert en conglomerados lo convierte en uno de los materiales más duros que se encuentran en el estado.
• La piedra caliza es una roca clástica interesante, compuesta por partículas derivadas de la precipitación de carbonato de calcio de la solución (oolitos) o de las conchas de carbonato de organismos marinos microscópicos. La piedra caliza se considera principalmente clástica porque los granos separados generalmente son transportados por agua antes de cementarse. Por lo general, se presenta como una roca de color blanco a gris claro o gris azulado que varía en dureza de blanda a muy dura. Efervesce al entrar en contacto con el ácido clorhídrico diluido. La tiza es una piedra caliza blanda. La dolomita es una forma modificada de piedra caliza en la que una parte del calcio ha sido reemplazada por magnesio. La dolomita efervesce solo ligeramente con ácido clorhídrico diluido.
• La glauconita es un mineral verdoso que se forma en ambientes marinos. Es un silicato hidratado de hierro y potasio y se presenta comúnmente como un material granular débilmente cementado.
• El lignito está compuesto de material vegetal en descomposición o parcialmente descompuesto y es una forma inicial compacta de color negro parduzco en el proceso del carbón. El lignito se encuentra en la región costera del golfo y en el este de Texas. Es extremadamente ligero, especialmente cuando está seco.

Rocas no clásticas

Las rocas no clásticas se forman por la precipitación química de minerales a partir de una solución. Estos precipitantes químicos se depositan en el fondo de un cuerpo de agua. Cuando se depositan por primera vez, estos sedimentos son sueltos e incoherentes. Con el tiempo, se endurecen lentamente por compactación, cementación y recristalización. Las rocas sedimentarias no clásticas se clasifican según su composición química, e incluyen las siguientes:

• El chert es un silicato cristalino de grano fino que varía en color y es duro. Se rompe suavemente y es un constituyente común de gravas y conglomerados. El pedernal es una variedad de sílex de color gris a negro abundante en todas las partes de Texas.
• Los depósitos de hierro varían en color según su estado de oxidación (de negro, rojo, marrón rojizo a amarillo). Son blandos y, en algunos casos, el agente cementante del lecho rocoso, especialmente la arenisca. El óxido de hierro se encuentra como hematita, siderita y limonita en el este de Texas. En muchas áreas de Texas, el óxido de hierro finamente diseminado es responsable del suelo rojo y los lechos rocosos.

Las evaporitas son un grupo de sales solubles en agua que se han precipitado tras la evaporación del agua. Son similares en características físicas en que son de color blanco o claro, generalmente blandos, y no reaccionan con el ácido clorhídrico (excepto la calcita). Las sales de halita y potasa se pueden detectar por su sabor salino y se encuentran más comúnmente en el oeste y noroeste de Texas. El yeso se encuentra ampliamente en el oeste de Texas.

Variaciones del suelo

El suelo varía según el material parental (lecho rocoso), el clima, la vida vegetal y animal, la pendiente del terreno y el tiempo. Estos factores transforman un depósito geológico original en un perfil de suelo. La profundidad del suelo varía desde unas pocas pulgadas hasta cientos de pies según estos factores. Algunas secciones del estado no tienen suelo en absoluto.

Suelos residuales y sedimentarios

Según su origen geológico, el suelo es residual o sedimentario. El suelo residual se forma en su lugar. Es decir, es el resultado de la meteorización, desintegración y descomposición del material original. El suelo sedimentario se forma a partir de materiales que han sido movidos desde su lugar de origen por el viento o el agua. Estos se encuentran comúnmente en las llanuras aluviales de los ríos y en las áreas áridas arrastradas por el viento.

Identificación de suelos

El suelo se identifica en el campo mediante pruebas visuales y mecánicas. Los criterios para estos son el tamaño de grano, el color, la densidad o la consistencia y el contenido de humedad. Para el tamaño del grano, el suelo es arcilloso cohesivo o limo, arena o grava sin cohesión. La mayor parte del suelo consiste en una mezcla de estos granos y material orgánico.

Suelo cohesivo

El suelo cohesivo (arcilla) está compuesto por granos minerales extremadamente pequeños en forma de placas. El agua es atraída entre las placas por fuerzas electrostáticas en diversos grados en función de la composición química de la arcilla. La arcilla exhibe una amplia gama de propiedades basadas en el contenido de agua y la composición química. Cuando está seca, la arcilla es dura y rígida debido a la estrecha atracción entre los granos. Cuando la arcilla está muy húmeda, exhibe una consistencia casi espesa.

La arcilla se presenta como suelo residual y sedimentario. La arcilla de origen sedimentario se deposita inicialmente en un estado similar a una sopa. En las tierras altas, la evaporación del agua elimina rápidamente los depósitos de arcilla dulce para producir un suelo bastante firme. En las zonas costeras, esto no suele ocurrir debido a los altos niveles de las aguas subterráneas. En un entorno de este tipo, el agua se exprime lentamente de la arcilla por el peso del suelo suprayacente depositado posteriormente. El resultado suele ser una arcilla de superficie muy blanda que aumenta gradualmente su resistencia con la profundidad.

Suelo sin cohesión

El suelo sin cohesión está compuesto por partículas más grandes y redondeadas que la arcilla y se subdivide según el tamaño del grano. Los suelos sin cohesión más comunes que se encuentran son:

• Limo (pasa por un tamiz Nº 200)
• Arena (pasa por un tamiz Nº 4 y se retiene en un tamiz Nº 200)
• Grava (pasa por un tamiz de 3 pulgadas y se retiene en un tamiz No. 4)

Los adoquines (de 3 a 12 pulgadas) y las rocas (de más de 12 pulgadas) se encuentran con menos frecuencia. Los tamaños más grandes de las partículas hacen que interactúen por medios mecánicos. El limo es lo suficientemente fino como para exhibir algunas propiedades similares a las de la arcilla, pero aún se considera sin cohesión.

El suelo puro y sin cohesión fluye libremente cuando está seco o completamente saturado. El limo y la arena húmedos a menudo exhiben una cohesión aparente debido a las presiones negativas del agua de los poros. Esta cohesión aparente es bastante baja, pero aún puede permitir que una cara de excavación permanezca sin apoyo durante algún tiempo antes de colapsar.

El suelo sin cohesión suele estar compuesto principalmente por materiales silíceos con constituyentes menores de micas, feldespatos y carbonatos. Los materiales silíceos más comunes son el cuarzo y el chert. La siguiente tabla ofrece clasificaciones de tamaños de suelo unificados.

La operación de perforación de núcleo obtiene datos del subsuelo. Para obtener datos precisos, el registrador debe trabajar en estrecha colaboración con el perforador, consultando sobre los cambios en los materiales y las operaciones de extracción de muestras durante la perforación. El maderero debe reconocer las razones para agregar agua adicional, lodo de perforación o revestimiento y debe anotar los obstáculos para la perforación, como espeleología, rocas, cavernas y cualquier agua subterránea.

En algunos casos, no se puede recuperar una muestra de núcleo, pero el registrador puede observar el color del agua en circulación para ver si se produce algún cambio y analizar los cortes para ver si el material se correlaciona con las muestras de núcleo anteriores y posteriores.

Procedimiento de registro: antes de perforar

1. Confirme el permiso del propietario para ingresar a la propiedad si perfora en propiedad privada.
2. Coordine el control de tráfico y la remoción necesaria de maleza con la oficina del área de TxDOT.
3. Estaque los sitios de perforación de núcleo deseados y obtenga las elevaciones del suelo.
4. Ubique los servicios públicos subterráneos: líneas eléctricas, líneas de gas, cables telefónicos, tuberías de alcantarillado, etc.
5. Ubique las fuentes de agua para fines de perforación cerca del sitio de trabajo y obtenga permiso para usarlas.
6. Complete todos los pasos antes de que lleguen el equipo de perforación y el equipo.

Procedimiento de registro: durante la perforación

1. Coloque las muestras de núcleo en sucesión, tal como se obtuvieron, y marque la profundidad a intervalos de 5 pies.
2. Abra las muestras para exponer superficies frescas para una identificación y clasificación precisas.
3. Identifique, describa y registre los materiales del subsuelo, y registre todos los datos del sondeo.
4. Compare todas las muestras de núcleos con muestras de núcleos anteriores.
5. Prepare las muestras no alteradas para el laboratorio envolviéndolas en una envoltura de plástico y etiquetándolas para su futura identificación.

Procedimiento de registro: después de la perforación

1. Cubra todos los orificios de perforación descubiertos.
2. Recoja los escombros y limpie el área en general.
3. Repare cualquier propiedad dañada (cercas, césped, etc.)
4. Entregue las muestras retenidas para su análisis.

Ocasionalmente, puede ser necesario rellenar los agujeros del núcleo con lechada o gránulos de bentonita si existe la posibilidad de que los contaminantes ingresen desde la superficie o desde los acuíferos subterráneos. Esto es especialmente común en áreas urbanas con suelos contaminados con petróleo.

El registrador necesita los siguientes equipos como ayuda para la descripción de los materiales:

• Navaja de bolsillo para cortar las muestras para probar la dureza y exponer superficies frescas.
• Escala milimétrica para determinar el tamaño de las partículas.
• Cinta métrica para medir la recuperación y la designación de la calidad de la roca (RQD) de las muestras de núcleo de lecho rocoso de cada corrido.
• Diluye el ácido clorhídrico para ayudar a reconocer materiales de carbonato de calcio como la piedra caliza, la tiza o la dolomita.
• Una lupa de 10x para identificar mejor los materiales al permitir una inspección más cercana.
• Penetrómetro de bolsa de suelo para medir la resistencia a la compresión inicial no confinada de suelos cohesivos en el campo.