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MACLA 6 XXVI REUNiÓN (SEM) / XX REU NiÓN (SEA) - 2006 ACTIVIDAD BACTER IANA EN LA FORMACIÓN DE DOLOMITA Y SEPIOLITA EN LOS SEDIMENTOS DE LA UNIDAD INTERMEDIA DE LA CUENCA NEOGÉNA DE MADRID (ZONA DE BARAJAS) S. LEGUEY, D . RUIZ DE LEÓN, R . VIGIL DE LA VILLA y J. CUEVAS Departamento de Geología y Geoquímica. Universidad Autónoma de Madrid, Ctra. Colmenar Km. 15, 28049 Madrid. La mineralogía de los sedimentos miocenos en la zona de Barajas (Madrid), estudiada en 17 sondeos, en un área de 2 km 2 , revela la conexión entre los niveles carbonatados y la minera lización de sepiolita. La total ausencia de calcita y la presencia única de dolomita, con estequiometría regular, conduce a buscar hipótesis sobre su formación que involucren mecanismos capaces de ven- cer la barrera energética para la nucleación de este mine- ral (Land, 1998). La formación de sepiolita ha sido interpretada de dife- rentes formas, relacionadas con ambientes lacustres de tipo evaporítico y alcalino, en climas áridos o semiáridos (Mil lot (1964), Singer y Galán (1984), Calvo et al., (1986)) . El enriquecimiento de la sepiolita en F, concentrado en salmueras alcalinas, es un argumento que avala esta hi- pótesis (Torres-Ruiz et al., 1994) . Sin embargo, en ambien- tes actuales, análogos, se observa la formación de esmectita, zeolitas, dolomita y fases si líceas en lugar de sepiolita ((Darragi y Tardy, 1987; Hay et a l., 1991) . La ele- vada salinidad y la consiguiente concentración de cationes alcalinos, favorece la formación de esmectitas o zeolitas, sobre la sepiolita, cuya composición es básica- mente un silicato de magnesio puro sin cationes intercam- biables (Ga lán y Carretero, 1999). Alternativamente, Khoury et al. (1982), Leguey et al., 1985 o Arakel (1986) consideran que la sepiolita es un mineral secundario ori- ginado por procesos de disolución-precipitación de carác - ter diagenético, sin excluir la influencia de procesos edáficos. También Gehring et al. (1994), establecen que e l estado de oxidación de metales de transición ligados estructuralmente a la sepiolita (Fe (III) y V (III Y IV)), de- terminan la existencia de condiciones rédox variables du- rante su formación, y por tanto de la alternancia de condi- ciones óxicas y anóxicas en sistemas lacustres someros. La presencia de sepiolita en cantidades muy variables es casi constante en los sedimentos de la transición fluvio- D sepiolit _ il it� dolomita 0formas esféricas! glóbUIO s esm ectlta _ pal lgorsklta O agregados pseudo-hexagonales Figura 1: Mineralogía e índices mineralógicos de los materiales. Análisis de isótopos estables de la dolomita. SCS: anchura a mitad de altura ( º2 e) en el pico a 12.2 A de la sepiolita); ord: índice de orden de la dolomita (Id(015)lId(110)); kNa: relación de albita/ microclina; qft: suma del porcentaje de cuarzo y feldespatos (1 10); ICQ: índice de cristalinidad del cuarzo(1 10); tridi: rela- ción de intensidades de los picos 1.53 1 1.50 A; ac: analcima, y: yeso. g - O 550 o 20 40 60 % peso 80 -0- scs O ord . . kNa - qft - . - ICO -.- tridi 100 O 0.5 1 .0 1 .5 2.0 2.5 3 .0 3.5 MACLA -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 6 Página 289

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MACLA 6 XXVI REUN iÓN (SEM) / XX REUN iÓN (SEA) - 2006

ACTIVIDAD BACTERIANA EN LA FORMACIÓN DE DOLOMITA Y SEPIOLITA EN LOS SEDIMENTOS DE LA UNIDAD INTERMEDIA DE LA CUENCA NEOGÉNA DE MADRID (ZONA DE BARAJAS)

S. LEGUEY, D. RUIZ DE LEÓN, R. VIGIL DE LA VILLA y J. CUEVAS

Departamento de Geología y Geoquímica. Univers idad Autónoma de Madrid, Ctra. Colmenar Km. 15, 28049 Madrid.

La mineralogía de los sedimentos miocenos en la zona de Barajas (Madrid), estudiada en 17 sondeos, en un área de 2 km2, reve la la conex ión entre l o s nive l e s carbonatados y la mineralización de sepiolita. La total ausencia de calcita y la presencia única de dolomita, con estequiometría regular, conduce a buscar hipótesis sobre su formación que involucren mecanismos capaces de ven­cer la barrera energética para la nucleación de este mine­ral (Land, 1 998) .

La formación de sepiolita ha sido interpretada de dife­rentes formas, relacionadas con ambientes lacustres de tipo evaporítico y alcalino, en climas áridos o semiáridos (Millot (1 964), Singer y Galán (1984), Calvo et al., ( 1986)) . El enriquecimiento de la sepiolita en F, concentrado en salmueras alcalinas, es un argumento que avala esta hi­pótesis (Torres-Ruiz et al., 1994) . Sin embargo, en ambien­tes actuales , análogos , se observa la formación d e esmectita, zeolitas, dolomita y fases silíceas e n lugar d e

sepiolita ((Darragi y Tardy, 1987; Hay e t al., 1 9 9 1 ) . La ele­v a d a sa l ini d a d y la consiguiente concentración d e cationes alcalinos, favorece l a formación de esmectitas o zeolitas, sobre la sepiolita, cuya composición es básica­mente un silicato de magnesio puro sin cationes intercam­biables ( Galán y Carretero, 1 9 9 9 ) . Alternativamente, Khoury et al. ( 1 982), Leguey et al., 1 985 o Arakel (1986) consideran que la sepiolita es un mineral secundario ori­ginado por procesos de disolución-precipitación de carác­ter diagenético, sin excluir la influencia de procesos edáficos . También Gehring et al. ( 1994), establecen que el estado de oxidación de metales de transición ligados estructuralmente a la sepiolita (Fe (III) y V (III Y IV)), de­terminan la existencia de condiciones rédox variables du­rante su formación, y por tanto de la alternancia de condi­ciones óxicas y anóxicas en sistemas lacustres someros.

La presencia de sepiolita en cantidades muy variables es casi constante en los sedimentos de la transición fluvio-

D sepio l it� _ i l it� � dolom ita 0formas esféricas!glóbUIOs E'fEJ esmectlta _ pal lgorsklta Oagregados pseudo-hexagonales

Figura 1: Mineralogía e índices mineralógicos de los materiales . Anál is is de isótopos estables de la dolomita. SCS: anchura a mitad de altura (,1 º2 e) en e l p i co a 1 2 . 2 A de la sepiolita); ord: índice de orden de l a d o l o m i t a (Id(01 5)lId(1 1 0)); kNa : r e l a c i ón d e a l b i ta / microclina; qft: suma del porcen taje de cuarzo y fe ldespa tos (11 0); ICQ: índice de cris talinidad del cuarzo(11 0); tridi : rela­ción de intens idades de los picos 1 . 5311 .50 A; ac: analcima, y: yeso.

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550

o 20 40 60 % peso

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lacustre que aparecen en el subsuelo de la zona del aero­puerto de Barajas (Madrid), donde alcanzan espesores de 25 - 30 m. Las mayores concentraciones de sepiolita, con valores medios del 60 - 80 'Yo, coinciden con niveles blan­quecinos o rosáceos, margosos, de 1 -3 m de potencia, don­de suele ir a acompañada de la dolomita . A escala decimétrica, se reconocen a muro y techo, o intercalados

Foto 1: agregados policris talinos, globulares de dolomita, cota 532 .

Foto 2 : agregados globulares de dolomita, cota 535

con los niveles de sepiolita, secuencias de lutitas, lutitas m a r g o s a s y d o l o c r e t a s con ye s o . L a evoluc ión mineralógica de estas secuencias pone de manifiesto que el aumento en el contenido en sepiolita va acompañado de una disminución progresiva de ilita, esmectita (di Y trioctaédrica) y de dolomita . En la Figura 1 se muestran distintas características estudiadas en una secuencia tipo .

Foto 3 : cris tales sumicrométricos de dolomita en dolocreta con yeso. Fibras sepiolíticas en la in terfase o intercaladas con yeso, cota 530

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Las muestras se han estudiado mediante difracción de Rayos-X (DRX) en po lvo (muestra total) y agregado o r i e nt a d o ( f r a c c i ó n < 2/l) , m i c r o s c o p í a ó p t i c a y microscopía electrónica de barrido (MEB) . Además, se han determinado las desviaciones isotópicas o13CPOB y 0180pOB en la dolomita, con objeto de evaluarlas como trazadores de las condiciones ambientales en su forma­ción. Finalmente, se ha determinado la composición de elementos mayores y elementos traza en algunas de las muestras de sepiolita .

La formación de sepiolita, afecta a la totalidad de las muestras estudiadas en mayor o menor proporción, lo que implica pensar en un proceso común, actuando sobre diversos materiales, que en ocasiones es capaz de formar nive l e s de p o te n c i a métr i c a y virtu almente monominerales. La dolomita tiene una función importan­te en la formación de la sepiolita . Aparece en las distintas litofacies con morfologías globulares muy similares en ta­maño y forma a las encontradas por Van Lith et al, 2003 . Estos autores, demuestran la intervención de bacterias sulfatorreductoras en la formación de dolomita, en lagu­nas costeras hiper salinas y en condiciones anóxicas. La reducción de los sulfatos impide la inhibición que este anión produce sobre la nucleación de la dolomita . Por otro lado, la adsorción de calcio y magnesio sobre com­puestos orgánicos extra celul ares o sobre la prop ia biomasa bacteriana cataliza l a formación de dolomita, cuya composición se hace estequiométrica a partir de los 20 cm. de profundidad en los sedimentos de estas lagu­nas. Los agregados de dolomita en las secuencias de Ba­rajas tienen un tamaño muy uniforme que oscila entre 20-50 /lm de diámetro, son policristalinos y muestran nume­rosas imperfecciones durante su crecimiento (Foto 1 ) . Con grandes aumentos en microscopio óptico, se pueden ob­servar núcleos oscuros, aparentemente huecos, que consi­deramos se trata de restos de materia orgánica (Foto 2) . En las dolocretas, a muro de la secuencia, aparecen fila­men t o s mi l imétr i c o s ( de c o m p o s i c ión s e p i o l í t i c a ) cementados p o r granos de dolomita, y dentro del yeso sacaroideo, en contacto con la dolomita, se observan ha­ces de filamentos asociados a granos aislados de dolomita (Foto 3 ) .

La composición isotópica de la dolomita refleja un im­portante empobrecimiento en 13C (013CpOB < -7), también de acuerdo con los datos obtenidos << in situ» por Van Lith et al., 2003 . Esto, al menos indica la contribución, en ma­yor o menor medida, de carbono de origen orgánico. Ade­más, los valores negativos de 0180pOB implican condicio-

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nes de evaporación moderadas y son similares a los en­contrados por García del Cura et al., 2001, en sedimentos pliocenos con dolomita de pequeño tamaño « 2 /lm), también ligados a la hipótesis de actividad bacteriana.

La presencia de fibras aisladas de sepiolita, que apare­cen tapizando la superficie de cristales de yeso constituye una nove dad, además de confirmar la presencia de sulfatos en el episodio lacustre . La formación de sepiolita por tanto, también puede estar asociada a la presencia de biomasa, o a las propias bacterias, si en presencia de sílice disuelta pueden actuar como soportes de su nucleación. La importante concentración de F en la sepiolita, así como la de otros elementos traza ligados a la actividad rédox como V, Cr y U hace que no se pueda descartar la impor­tancia de los cambios en las condiciones de óxido-reduc­ción ligados a episodios de desecación.

REFERENCIAS

Arakel, A .V. ( 1 986) . Paleogeography Paleoclimatology Paleoecology. 54. 283-303 .

Calvo J . P. , Alonso, A . , García del Cura, M . A . ( 1 986 ) . Geogaceta, 1, 25-28

Darragi, F. and Tardy, Y. (1987) . Chemical Geol. 63, 59-72 Galán, E. y Carretero, L (1999) . Clays and Clay Minerals .

Vol, 47, No. 4, 399-409 . García del Cura, M.A., Calvo, J .P., Ordóñez, S., Jones, B .F.,

y Cañaveras, rc. (2001) . Sedimentology. 48, 897-915 Gehring, A.U, Fry, LV., Luster, J . and Sposito, G . (1994) .

Geochimica et Cosmochimica Acta. 58, 3345-3351 . Hay, R .L . , Guldman, S .G. , Matthews, J .c ., Lander,R.H.,

Duffin, M . E . and Kyser, T.K . ( 1 9 9 1 ) . Clays and Clay Minerals 39, 84-96.

Khoury, H.H., EberI, D.D., and Jones, B .F. ( 1 982) . Clays and Clay Minerals 30. 327-36.

Leguey, S. , Pozo, M. y Medina, J .A. ( 1985) . Mim. Petrogr. Acta 29-A, 287-30l .

Millot, G . ( 1964) . Geologie des argiles . Masson, Paris, 499 pp .

Land, L .S . ( 1998) . Aquatic Geochemistry, 4 , 361 -368 Singer, A. y Galán, E. (Editors) ( 1 984) . Palygorskite -

S e p i o l i te : O c currences , G e n e s i s and Us e s : Developments in Sedimentology, v. 37, Elsevier, New York, NY, 352 p .

Torres-Ruiz, J . , López-Galindo, A . , González López, J .M., y Delgado, A. ( 1994) . Chemical Geology, 1 1 2, 221-245 Van L i th, Y . , Warthmann, R . , Va s c o n c e l o s, C. y Mckenzie, J .A. (2003) . Geobiology,l, 71-79

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