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 material de roca fundida enfriado y solidificado, llamado magma, que fue empujado hacia arriba desde el interior de la tierra.

El magma que se enfría debajo de la superficie forma rocas intrusivas y el magma que llega a la superficie forma rocas extrusivas. La velocidad 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. Se necesita una formación 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 que es de color claro (rosa, rojo o gris) y más pesada que la mayoría de las rocas. Se compone principalmente de cuarzo, feldespato y algunos minerales oscuros (generalmente mica). El granito tiene una textura cristalina y suele ser de grano uniforme (granos algo iguales en tamaño).
• 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 de bandas o capas y se identifican como:  gneis foliado (bandas irregulares), esquisto (bandas regulares) y pizarra (capas), mientras que otras son masivas o granulares y se llaman 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. Los minerales solubles luego cementan los granos individuales juntos.

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 los Estados Unidos para materiales clásticos. Las rocas sedimentarias clásticas se forman por la cementación de granos individuales de tamaños de partículas respectivos, e incluyen lo siguiente:

• El esquisto está compuesto de partículas de arcilla cementadas juntas. 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 piedra limosa y la arenisca están compuestas de 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 con hierro cementado el más blando y sílice cementado el más duro.
• El conglomerado está compuesto de partículas más grandes y del tamaño de una grava. 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 hace que este sea uno de los materiales más duros que se encuentran en el estado.
• La piedra caliza es una roca clástica interesante, compuesta de partículas derivadas de la precipitación de carbonato de calcio de la solución (oolitas) o de las conchas de carbonato de organismos marinos microscópicos. La piedra caliza se considera principalmente clástica porque los granos separados generalmente se transportan por agua antes de cementarse. Por lo general, ocurre como una roca blanca a gris claro o gris azulada que varía en dureza de suave a muy dura. Se efervescencia al contacto con ácido clorhídrico diluido. La tiza es una piedra caliza blanda. La dolomita es una forma modificada de piedra caliza en la que una porción del calcio ha sido reemplazada por magnesio. La dolomita efervesces solo ligeramente con ácido clorhídrico diluido.
• La glauconita es un mineral verdoso formado en ambientes marinos. Es un silicato hidratado de hierro y potasio y comúnmente ocurre como un material granular débilmente cementado.
• El lignito está compuesto de material vegetal descompuesto o parcialmente descompuesto y es una forma inicial compacta de color marrón-negro en el proceso del carbón. El lignito se encuentra en la región costera del golfo y 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 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:

• Chert es un silicato cristalino de grano fino que varía en color y es duro. Se rompe suavemente y es un componente común de gravas y conglomerados. El pedernal es una variedad de chert gris a negro abundante en todas partes de Texas.
• Los depósitos de hierro varían en color según su estado de oxidación (de negro, rojo, marrón rojizo a amarillo). Son suaves y, en algunos casos, el agente cementante para el lecho rocoso, especialmente la arenisca. El óxido de hierro se produce 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 las rocas madre.

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 suaves, 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 extensamente en el oeste de Texas.

Variaciones del suelo

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

Suelo residual y sedimentario

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 intemperie, desintegración y descomposición del material original. El suelo sedimentario se forma a partir de materiales que han sido movidos desde donde se originaron por el viento o el agua. Estos se encuentran comúnmente en las llanuras de inundación de los ríos y en las zonas áridas arrastradas por el viento.

Identificación del suelo

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

Suelo cohesivo

El suelo cohesivo (arcilla) se compone de granos minerales extremadamente pequeños en forma de placas. El agua es atraída entre las placas por fuerzas electrostáticas en diversos grados según 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 caldosa.

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 fresca para producir un suelo bastante firme. En las zonas costeras, esto generalmente no ocurre debido a los altos niveles de agua subterránea. En tal entorno, el agua se exprime lentamente de la arcilla por el peso del suelo suprayacente depositado posteriormente. El resultado es típicamente arcilla superficial muy blanda que aumenta gradualmente en resistencia con la profundidad.

Suelo sin cohesión

El suelo sin cohesión está compuesto de partículas más grandes y redondeadas que la arcilla y se subdivide según el tamaño del grano. El suelo sin cohesión más comúnmente encontrado es:

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

Los adoquines (3 a 12 pulgadas) y las rocas (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 la arcilla, pero aún se considera sin cohesión.

El suelo puro sin cohesión fluye libremente cuando está seco o completamente saturado. El limo húmedo y la arena 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 generalmente se compone principalmente de materiales silíceos con componentes 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 del 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 tener en cuenta los obstáculos para la perforación, como la espeleología, las rocas, las 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 de circulación para ver si se produce algún cambio y analizar los recortes 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. Coordinar el control del tráfico y la eliminación de cepillos necesaria con la oficina de área de TxDOT.
3. Replantee los sitios de perforación del núcleo deseado y obtenga elevaciones del suelo.
4. Localice cualquier servicio subterráneo: líneas eléctricas, líneas de gas, cables telefónicos, tuberías de alcantarillado, etc.
5. Localice 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 llegue el equipo de perforación central y la plataforma.

Procedimiento de registro: durante la perforación

1. Coloque las muestras del núcleo en sucesión, según se obtengan, y marque la profundidad en cada intervalo de 5 pies.
2. Abra muestras para exponer superficies frescas para una identificación y clasificación precisas.
3. Identifique, describa y registre los materiales subterráneos y registre todos los datos del orificio del núcleo.
4. Compare todas las muestras de núcleo con muestras de núcleos anteriores.
5. Prepare cualquier muestra intacta para el laboratorio envolviéndola en una envoltura de plástico y etiquetándola 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. Reparar cualquier propiedad dañada (cercas, césped, etc.)
4. Entregue cualquier muestra retenida para su análisis.

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

El registrador necesita el siguiente equipo 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 muestras de núcleo de roca madre de cada ejecución.
• Diluir el ácido clorhídrico para ayudar a reconocer materiales de carbonato de calcio como piedra caliza, tiza o dolomita.
• Una lupa 10x para identificar mejor los materiales al permitir una inspección más cercana.
• Penetrómetro de bolsillo de suelo para medir la resistencia a la compresión inicial no confinada de suelos cohesivos en el campo.