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

Interacción de partículas de arcilla con aguaInteracción de partículas de arcilla con agua

+ H+ H22OO

- - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

++ ++

++ ++

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 se rodean de O y (OH) formando dos tipos fundamentales de

poliedros de coordinaciónpoliedros 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 22OO 55

PLANO HEXAGONAL: Si, O

3 O2 Si2 O

(Si2O5)2-

En cada En cada hexágono hexágono

hay 3 (OH)hay 3 (OH)

PLANO COMPACTO

OHOH

PLANO COMPACTO : (OH), O, Cationes

MgMg

OHOH

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

MgMg 66(OH)(OH) 1212

2,642,64

oxígenooxígeno

2,702,70

(OH)(OH)

4,54,5

77

CAOLINITACAOLINITA

AlAl22

(OH) O2

(OH)(OH)33

O3

Si2

SiSi22OO55AlAl22(OH)(OH)44

SiSi

MgMg

KK

9,59,5 1010

Primer planoPrimer plano

Oxígenos basales Oxígenos basales OO 33Segundo planoSegundo plano

Silicio Silicio SiSi 22Tercer plano:Tercer plano:Oxígen. Apic. +(OH)Oxígen. Apic. +(OH)

OO 22(OH)(OH) Cuarto plano: Al Cuarto plano: Al AlAl 22

Sexto plano: Silicio Sexto plano: Silicio SiSi 22

PIROFILITA: PIROFILITA: SiSi 44OO 1010AlAl 22(OH)(OH) 22

Quinto plano: Oxig. Apic.+(OH)Quinto plano: Oxig. Apic.+(OH)

OO 22(OH)(OH)

Séptimo plano:Séptimo plano:

Oxígenos basalesOxígenos basales OO 33

TALCOTALCO

CLASIFICACIÓN DE FILOSILICATOS

Saponita,hectoritaMontmorillonitaBeidellita, nontronita

Ilita, glauconita, celadonita

Biotita, Flogopita

Moscovita, paragonita

Talco (Tri) Pirofilita(Di)

Esmectitas Tri

Esmectitas Di.

Illitas Di.

Micas Tri.

Micas Di.

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)

2:1

Crisotilo, antigorita

Lizardita, bertierina

Caolinita, dikita, nacrita, halloisita

Serpentina (Tr)

Caolín (Di)

SERPENTINA-CAOLÍN (x=0)

1:1

EspeciesSubgrupoGrupoTipo de lámina

INTERESTRATIFICADOS

MINERALES

SEPIOLITAPALIGORSKIT2:1

Donbassita

SudoitaClorita Di-Di

Clorita Di-Tri

Clorita Tri Tri

CLORITA2:1:1

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

0,27

1,84

3,32

0,37

2,20

1,80

0,61

0,12

4,26

0

4,00

0

3,28

2,00

0,67

0

2,01

1,99

5,82

0

0,01

0,13

3,91

0,09

5,88

0,06

0,01

0

4,00

0

Cat.Oct.

Mg

Al

Fe2+

Fe3+

Cat. Tetra.

Si

Al

Bertierina

GrenalitaAmesitaLizarditaCrisotilo

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

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

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

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

CELADONITAGLAUCONITAILLITA TIPICA

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

• 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