MINERALES DE LA ARCILLA
• La mayor parte de ellos son filosilicatos
• Los filosilicatos poseen estructura laminar.
• Además de filosilicatos, en la arcilla del suelo aparecen menores proporciones de otros minerales y ó sustancias de naturaleza orgánica.
Son los componentes de la fracción inferior a 2 micras de suelos y sedimentos
Los minerales de la arcilla presentan unas propiedades Los minerales de la arcilla presentan unas propiedades físicoquímicas inusuales debido a la combinación de:físicoquímicas inusuales debido a la combinación de:
•Alta superficie específica (morfología laminar, tamaño de partícula)Alta superficie específica (morfología laminar, tamaño de partícula)
•Presencia de carga eléctrica, por sustituciones en la red ó por defectosPresencia de carga eléctrica, por sustituciones en la red ó por defectos
Por estas dos características, las partículas arcillosas pueden Por estas dos características, las partículas arcillosas pueden absorber agua y otros líquidos polares en proporción absorber agua y otros líquidos polares en proporción
importante así como fijar é intercambiar cationes con el medioimportante así como fijar é intercambiar cationes con el medio
Las arcillas determinan la plasticidad del suelo, su capacidad de retener aguaLas arcillas determinan la plasticidad del suelo, su capacidad de retener aguay nutrientes y la disponibilidad de sustancias químicas para el desarrollo dey nutrientes y la disponibilidad de sustancias químicas para el desarrollo deLas plantas.Las plantas.
Propiedades físicoquímicas de los minerales de la arcillaPropiedades físicoquímicas de los minerales de la arcilla
+ H+ H22OO
- - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
++ ++
++ ++
Interacción de partículas de arcilla con aguaInteracción de partículas de arcilla con agua
Arcilla secaArcilla seca
HinchamientoHinchamiento
Cationes intercambiablesCationes intercambiables
+ H+ H22OO
- - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Suspensión coloidalSuspensión coloidalViscosidadViscosidad
PlasticidadPlasticidad
Los cationes fundamentales, Si y (Mg-Al),Los cationes fundamentales, Si y (Mg-Al), se rodean de O y (OH) formando dos tipos fundamentales de poliedros de coordinaciónse rodean de O y (OH) formando dos tipos fundamentales de poliedros de coordinación
Tetraedro Si-O
Octaedro X-O(OH)
Composición química de los minerales de la arcilla
(O(O2-2-) y (OH)) y (OH)- - son los aniones que forman parte de la estructura. son los aniones que forman parte de la estructura. En los huecosEn los huecosque forman sus apilamientos de planos,se sitúan los cationes, de que forman sus apilamientos de planos,se sitúan los cationes, de dimensionesdimensionesmucho menores. La coordinación de cada catión está mucho menores. La coordinación de cada catión está determinada por su radio determinada por su radio iónico.iónico. (Si)(Si)4+4+ Ocupa huecos de coordinación tetraédrica. Ocupa huecos de coordinación tetraédrica. (Al)(Al)3+3+Puede ocupar huecos octaédricos ó sustituir al Si en Puede ocupar huecos octaédricos ó sustituir al Si en coordinacióncoordinación tetraédrica.tetraédrica. (Mg)(Mg)2+2+, (Fe), (Fe)2+2+, (Fe), (Fe)3+3+... Ocupan huecos de coordinación ... Ocupan huecos de coordinación octaédricaoctaédrica (K)(K)++, (Na), (Na)++, (Ca), (Ca)2+2+. Ocupan posiciones en el espacio . Ocupan posiciones en el espacio interlaminarinterlaminar..
APILAMIENTO DE PLANOSDa lugar a la formación de capas:
Capa tetraédrica: Planos hexagonales y compactos.Capa octaédrica: Planos compactos
APILAMIENTO DE CAPASDa lugar a la formación de láminas:TO .- BilaminarTOT.- TrilaminarTOT-O.- Cloritas
SUCESIÓN DE LÁMINAS MÁS SUCESIÓN DE LÁMINAS MÁS ESPACIO INTERLAMINAR –UNIDAD ESPACIO INTERLAMINAR –UNIDAD ESTRUCTURALESTRUCTURAL
Cada oxígeno es compartido por dos hexágonosCada oxígeno es compartido por dos hexágonos
Cada silicio es compartido por tres hexágonosCada silicio es compartido por tres hexágonos
Los oxígenos apicales, sobre los siliciosLos oxígenos apicales, sobre los silicios
Capa tetraédrica: Si Capa tetraédrica: Si 22OO55
II
II
IIII
IIIIII
IIIIII
II
IIII
IIIIII
IIIIII
IIII
II
IIIIII
IIIIII
IIIIII
IIII IIII
II
II II
II
IIII
IIII IIII
IIII
IIII IIII
II II
IIIIII
IIII IIII
II
II
II
Base rectangularBase rectangular
EJE BEJE B
EJE AEJE A
OH inferiores, 6OH inferiores, 6Cationes, 6Cationes, 6
OH superiores,6OH superiores,6
MgMg66(OH)(OH)1212
Primer planoPrimer plano
Oxígenos basales Oxígenos basales OO33
Segundo planoSegundo plano
Silicio Silicio SiSi22
Tercer plano:Tercer plano:Oxígen. Apic. +(OH)Oxígen. Apic. +(OH)
OO22(OH)(OH) Cuarto plano: Al Cuarto plano: Al AlAl22
Sexto plano: Silicio Sexto plano: Silicio SiSi22
PIROFILITA: PIROFILITA: SiSi44OO1010AlAl22(OH)(OH)22
Quinto plano: Oxig. Apic.+(OH)Quinto plano: Oxig. Apic.+(OH)
OO22(OH)(OH)
Séptimo plano:Séptimo plano:
Oxígenos basalesOxígenos basales OO33
CLASIFICACIÓN DE FILOSILICATOS
Tipo de lámina Grupo Subgrupo Especies
1:1 SERPENTINA-CAOLÍN (x=0)
Serpentina (Tr)
Caolín (Di)
Crisotilo, antigorita
Lizardita, bertierina
Caolinita, dikita, nacrita, halloisita
2:1 TALCO-PIROFILITA
(x=0)
ESMECTITA
(x de 0,2 a 0,6)
VERMICULIT.
(x de 0,6 a 0,9)
ILLITA (x>0,9)
MICA (x = 1)
Talco (Tri) Pirofilita(Di)
Esmectitas Tri
Esmectitas Di.
Illitas Di.
Micas Tri.
Micas Di.
Saponita,hectorita
Montmorillonita
Beidellita, nontronita
Ilita, glauconita, celadonita
Biotita, Flogopita
Moscovita, paragonita
2:1:1 CLORITA Clorita Di-Di
Clorita Di-Tri
Clorita Tri Tri
Donbassita
Sudoita
2:1
SEPIOLITAPALIGORSKIT
MINERALES INTERESTRATIFICADOS
TIPOS DE INTERESTRATIFICADOSTIPOS DE INTERESTRATIFICADOS
Se definen en función de : PA, PB, PAA, PBBSe definen en función de : PA, PB, PAA, PBB
REGULARES (PA = PB); PAA =0REGULARES (PA = PB); PAA =0
SEGREGADOS ( PAA = 1)SEGREGADOS ( PAA = 1)
ORDENADOS ( Si PB > 0,5 , PAA =0)ORDENADOS ( Si PB > 0,5 , PAA =0)
AL AZAR (PAA = PA), (PBB = PB)AL AZAR (PAA = PA), (PBB = PB)
MINERALES TRIOCTAÉDRICOS 1:1MINERALES TRIOCTAÉDRICOS 1:1
Crisotilo Lizardita Amesita Grenalita Bertierina
Cat.Oct.
Mg
Al
Fe2+
Fe3+
Cat. Tetra.
Si
Al
5,88
0,06
0,01
0
4,00
0
5,82
0
0,01
0,13
3,91
0,09
3,28
2,00
0,67
0
2,01
1,99
0,61
0,12
4,26
0
4,00
0
0,27
1,84
3,32
0,37
2,20
1,80
MgMg
AlAlFeFe
GrenGrenCaolinitaCaolinita
AmesitaAmesita
Crisotilo-AntigoritaCrisotilo-Antigorita
BertierinaBertierina
La bertierina sedimentaris está más La bertierina sedimentaris está más
cerca delpolo del hierrocerca delpolo del hierro
Minerales bilaminaresMinerales bilaminares
ILLITA TIPICA GLAUCONITA CELADONITA
Cat. Interl.K 0,6 – 0,8
Na 0
Cat. Octaédricos
Al 1,22 – 1,77
Fe3+ 0,03 –0,45
Fe2+ 0 – 0,22
Mg 0,15 – 0,36
Cat. Tetraédricos
Si 3,18 – 3,70
Al 0,60 –0,82
0,75 –0,88
0
0,36 – 0,50
0,35 - 1,55
0,04 –0,51
0,10 –0,51
3,54 –3,93
0,07 –0,46
0,61 –0,92
0
0,07 –1,22
0,36 –1,14
0,12 –0,26
0,48 –1,04
3,50 –4,00
0 – 0,49
GRUPO DE LA ILLITAGRUPO DE LA ILLITA
ILLITAILLITA
AL ALAL AL
Mg AlMg AlMg, FeMg, Fe2+2+ FeFe3+3+
CELADONITACELADONITAGLAUCONITAGLAUCONITA
RELACIONES DE COMPOSICIÓN RELACIONES DE COMPOSICIÓN
EN MICASEN MICAS
Mecanismos de formación y evolución de Mecanismos de formación y evolución de minerales de la arcillaminerales de la arcilla
Herencia: Herencia: Aparición en un depósito natural de un mineral formado Aparición en un depósito natural de un mineral formado en diferentes condiciones en otra área, porque mantiene su estabilidad ó la en diferentes condiciones en otra área, porque mantiene su estabilidad ó la velocidad de transformación es muy baja.velocidad de transformación es muy baja.
Neoformación: Neoformación: “Precipitación” del mineral a partir se una “Precipitación” del mineral a partir se una solución ó por reacción de un material amorfo previo. Suministran solución ó por reacción de un material amorfo previo. Suministran información sobre el medio de sedimentación. Observables por aparición información sobre el medio de sedimentación. Observables por aparición de morfologías características en MEBde morfologías características en MEB
Transformación:Transformación:El mineral conserva una parte sustancial de una El mineral conserva una parte sustancial de una estructura previa que ha sufrido un proceso de transformación estructura previa que ha sufrido un proceso de transformación química.Refleja información complejaquímica.Refleja información compleja
MECANISMOS Y AMBIENTES GEOLOGICOS
METEORIZACIÓN: Procesos de neoformación y tranformaciónMETEORIZACIÓN: Procesos de neoformación y tranformación
SEDIMENTACIÓN: Herencia es el mecanismo fundamentalSEDIMENTACIÓN: Herencia es el mecanismo fundamental
DIAGENÉTICO-HIDROTERMAL: Predomina la transformaciónDIAGENÉTICO-HIDROTERMAL: Predomina la transformación
En las cuencas sedimentarias, en su mayor parte, las asociaciones mineralógicas En las cuencas sedimentarias, en su mayor parte, las asociaciones mineralógicas de arcillas indican la composición de los suelos de los que proceden y las de arcillas indican la composición de los suelos de los que proceden y las
condiciones hidrodinámicas de transporte y depósitocondiciones hidrodinámicas de transporte y depósito
El ambiente de meteorización es el más importante en el estudio de las arcillas El ambiente de meteorización es el más importante en el estudio de las arcillas como minerales del suelocomo minerales del suelo
La intensidad de la meteorización está controlada por la litología, La intensidad de la meteorización está controlada por la litología, el clima y la geomorfologíael clima y la geomorfología
El clima y la geomorfología determinan el carácter predominantemente físico El clima y la geomorfología determinan el carácter predominantemente físico o químico de la meteorizacióno químico de la meteorización
Meteorización químicaMeteorización química: Roca original + agua : Roca original + agua == Compl. Meteorización + Compl. Meteorización + Soluc. Cat. Primarios Soluc. Cat. Primarios == Min. Secundarios + Sol. lavado Min. Secundarios + Sol. lavado
TIPOS DE METEORIZACIÓN QUÍMICA
Están condicionados por la naturaleza de las soluciones de ataqueEstán condicionados por la naturaleza de las soluciones de ataque
1.1. ACIDÓLISIS.- (phACIDÓLISIS.- (ph<5). Aguas cargadas en ácidos orgánicos<5). Aguas cargadas en ácidos orgánicos..
2. HIDRÓLISIS.- (5 2. HIDRÓLISIS.- (5 <ph <9,6).- Soluciones diluídas<ph <9,6).- Soluciones diluídas
3 ALCALINÓLISIS.- (ph 3 ALCALINÓLISIS.- (ph >9,6).- Aguas cargadas en sales de ácido débil>9,6).- Aguas cargadas en sales de ácido débil
4 SALINÓLISIS.- (ph 4 SALINÓLISIS.- (ph >9,6).- Aguas cargadas en sales de ácidos fuertes>9,6).- Aguas cargadas en sales de ácidos fuertes
HIDRÓLISIS
: Es el mecanismo más frecuente y conocido: Es el mecanismo más frecuente y conocidoEj: SiEj: Si33OO88AlK + HAlK + H22O O = Al= Al22SiSi22OO55(OH)(OH)22 + 4Si(OH) + 4Si(OH)44 + 2KOH + 2KOH
El resultado final es una sustracción de iones del medio inicialEl resultado final es una sustracción de iones del medio inicial
La movilización de los iones es un proceso selectivo. La movilidad relativa de los La movilización de los iones es un proceso selectivo. La movilidad relativa de los elementos puede expresarse con carácter general como:elementos puede expresarse con carácter general como:
(Na, K, Ca, Mg ) (Na, K, Ca, Mg ) > (Mn, Fe) > Si >Al.> (Mn, Fe) > Si >Al.
En condiciones de hidrólisis, los minerales evolucionan hacia estructuras 1:1En condiciones de hidrólisis, los minerales evolucionan hacia estructuras 1:1