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PRINCIPIOS DE GEOQUÍMICA (5531)

TEMA 6. Sedimentación y rocas sedimentarias

Temario:

I. Ciclo de la sedimentación. Meteorización. Importancia y efectos de lameteorización. Factores y agentes que controlan la meteorización.Potencial iónico, Eh y pH. Importancia en sistemas naturales.

II. Suelos. Definición. Procesos que influyen en la formación de un

Prof. Grony Garbán G. (2013)

II. Suelos. Definición. Procesos que influyen en la formación de unsuelo. Composición. Química de los suelos.

III. Rocas sedimentarias. Definición. Composición química y mineralógicade las rocas sedimentarias.

IV. Clasificación Geoquímica de los productos de sedimentación.



I. Ciclo de sedimentación

A partir del ciclo general delas rocas es posibleestablecer las etapas quecaracterizas un ciclo desedimentación idealizado: (a)meteorización ; (b) erosión ;

(d)

(b)(a)


meteorización ; (b) erosión ;(c) sedimentación ; y (d)diagénesis

(c)



I. Meteorización. Definición

La meteorización se puede ver como el proceso de transformación de rocas yminerales en respuesta al efecto de condiciones superficiales (humedad, bajastemperaturas y presiones), lo cual conlleva a la búsqueda de una estabilidad frentea estas nuevas condiciones. Las transformaciones se dan a partir de procesos dedesintegración del material (proceso físico o mecánico) o por descomposición delmismo (procesos químico).

La meteorización se da a partir de la interacción entre la roca (o mineral) con los


La meteorización se da a partir de la interacción entre la roca (o mineral) con losdenominados AGENTES DE METEORIZACIÓN

La capacidad e intensidad de alterar una roca viene condicionada principalmente porla estabilidad de las fases minerales que se encuentran presentes (Serie deGoldich), por el agente de meteorización que actúa (Clima) y por el tiempo deexposición del sustrato.



I. Meteorización . Tipos

Física Química o bioquímica

Constituye el proceso de disgregaciónmecánica de una roca sin que representecambios en la composición química desus constituyentes. Trae comoconsecuencia la formación defragmentos más pequeños (aumento delárea superficial). Los principales agentesson: temperatura, presión, agua-hielo yactividad biológica . Qué ambientes?

Constituye el proceso de descomposiciónde una roca con los consecuentescambios químicos en las fases mineralespreexistentes. Se producen especies ensolución, nuevos minerales y mineralesresistatos. Los principales agentes son:agua, oxígeno, CO 2, actividad biológica.Qué ambientes?


actividad biológica . Qué ambientes?

Temperatura: Las altas variaciones de temperaturaentre el día y la noche imprimen a las rocas fuertescontracciones y dilataciones, que provocan fisurasy, con el tiempo, su fragmentación (termoclastismo)Descompresión: si una roca sometida apresiones litostáticas es expuesta, sufre unadescompresión que promueven rupturasdenominadas Lajamientos.Gelifracción: Cambio en el volumen del aguatransformada en hielo (9%) trae comoconsecuencia la fractura de la roca encajante.Actividad biológica: el efecto compresional quepuede ejercer raíces sobre rocas, promueve elfracturamiento de las mismas.

Hidrólisis: En este proceso el agua se transformaen iones que pueden reaccionar con determinadosminerales, a los cuales rompen sus redescristalinas.Disolución: incorporación de especies (solubles)en forma de iones en el agua.Hidratación: combinación química del agua conuna estructura mineral.Oxidación: efecto de la fugacidad de oxígeno sobrelas especies redox sensibles que conforman unafase mineral.Carbonatación: participación del CO2 en laformación de H2CO3 y su efecto sobre el sustratorocoso.Actividad biológica : Los componentes mineralesde las rocas pueden ser descompuestos por laacción de sustancias liberadas por organismos vivos



I. Meteorización . Factores

Dentro de los factores que inciden en la intensidad y capacidad de meteorización cabedestacar:

a) Clima (temperatura-precipitación): Del clima dependen los mecanismos físicos yquímicos que actúan sobre la superficie del Planeta, y por ende del tipo demeteorización que predomine sobre un sustrato. En climas templados o muy cálidos(ambos con bajas precipitaciones) predomina la meteorización física sobre la química.Por el contrario, en climas tropicales, donde ocurre una alta tasa de precipitación,existe un predomino de la meteorización química sobre la física.


existe un predomino de la meteorización química sobre la física.

b) Tipo litológico (estabilidad mineral): la estabilidad frente a las nuevas condiciones depresión, temperatura y agentes externo de las fases minerales que conforman unaroca (serie de Goldich), así como la cohesión o agregación de estos, marca demanera significativa la intensidad y la capacidad de meteorizar un sustrato. Compararla meteorización química de una granito frente a un basalto.

c) Tiempo: un factor importante para evaluar la intensidad de meteorización de una roca,tiene que ver con el tiempo de exposición del sustrato.



I. Meteorización . Reacciones químicas importantes

Hidrólisis: reacción que se produce entre los iones del mineral y los iones del agua (H3O+; OH-) paraproducir nuevos componentes.

Disolución-precipitación; Lixiviación

4KAlSi3O8 + 22H2O → 4K++ 4(OH)-+ Al4 (OH)8Si4O10 + 8H4SiO4

Hidratación: reacción de incorporación de moléculas de agua en la estructura cristalina de un nuevomineral.

CaSO4 + 2H2O → CaSO4.2H2O


CaSO4 + 2H2O → CaSO4.2H2O

Oxidación: reacción de transfenecia electrónica entre el oxígeno y las especies reducidas presentes enlos minerales. El producto principal son los óxidos, particularmente los de hierro.

4(Mg,Fe)(SiO3) + 3O2 → 2Fe2O3 + 4SiO2 + 4MgO

Carbonatación: La capacidad corrosiva del agua se incrementa cuando se forma cuando se forma ácido carbónico

(por la combinación de CO2 con el agua). Se produce la disolución de los minerales carbonatados y se favorece la

descomposición de la superficie de otros minerales por la naturaleza ácida del medio.

CO2 + H2O H2CO3 CaCO3 + H2CO3 → Ca2+ + 2(HCO3-)



I. Meteorización . Sustratos

Meteorización de basaltos : ocurre transformación de fases minerales, crecimiento denuevos minerales, disolución de minerales y/o precipitación, y reacciones de intercambioiónico entre los minerales constituyentes de una roca y el fluido acuoso.

Mineralogía general (roca fresca):

Augita ((Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)(Si,Al)2O6)Plagioclasa-Ca (CaAl2Si2O8)


Plagioclasa-Ca (CaAl2Si2O8)Olivino ((Mg,Fe)2SiO4)

Minerales formado por alteración moderada a extrema:

Oxihidróxidos de hierro (Fe2O3; FeOOH; FeOOH.nH2O)Sílice amorfa (SiO2.nH2O)Esmectitas ricas en Fe y Mg (Mg4Si6O15(OH)2·6H2O)Iddingsita (MgO·Fe2O3·3SiO2·4H2O)Halloysita (Al2Si2O5(OH)4)




Meteorización de granitos : debido a rupturas propiciadas por descompresión y porpresencia de diaclasas, los cuerpos graníticos presentan grietas que propician lameteorización química y producen una morfología de desgaste conocida como“meteorización esferoidal”


Cuarzo (SiO2)Plagioclasa-Na (NaAlSi3O8)


Plagioclasa-Na (NaAlSi3O8)Feldespato-K ((KAlSi3O8)Micas:• Moscovita•Biotita

Minerales formado por alteración moderada a extrema:

Cuarzo (SiO2)Minerales de arcilla:•Illita [K(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10[(OH)2,(H2O)]•Caolinita (Al2Si2O5(OH)4)•Halloysita (Al2Si2O5(OH)4)Oxihidróxidos de aluminio y hierro (Al(OH)3; AlO(OH); Fe2O3; FeOOH; FeOOH.nH2O)Sílice amorfa (SiO2.nH2O)

Meteorización de calizas : gobernado por procesos de disolu ción-precipitación de losminerales carbonáticos, se propicia el desarrollo de una ge omorfología típica conocidacomo relieve Karstico


Calcita ((CaCO 3)Dolomita (Ca,Mg(CO3)2)



9

Dolomita (Ca,Mg(CO3)2)

Minerales formado por alteración moderada a extrem a:

Principalmente se generan especies en solución y pu eden precipitar las mismas fase minerales.Pueden precipitar adicionalmente:MgCO3FeCO3





Secuencia generalizada de alteración mineral por meteorización química




I. Meteorización . Cambios composicionales en rocas silicatadas

En términos generales, el cambio composicional debido a la meteorizaciónquímica de rocas silicatadas frescas muestra la siguiente tendencia:

Decrecimiento SiO2, MgO, CaO, Na2O, K2O

Especies móviles


Enriquecimiento (relativo)

Al2O3, Fe2O3, TiO2

Especies inmóviles



I. Meteorización . Índices de meteorizaciónRelaciones basadas en el comportamiento de las especies “móviles” e “inmóviles”y que da un estimado del grado de alteración o meteorización químico que haafectado a una roca silicatada


WIP: Índice de Alteración de Parker; CIA: Índice de alteración química; CIW: índice de meteorización química; PIA: Índice dealteración de las plagioclasas; V: Índice residual de Vogt.

Característica de los distintos índices propuestos:

1) Son de fácil uso e involucra elementos químicos mayoritarios y de fácildetección en las muestras analizadas.

2) Incorpora elementos con un alto grado de movilidad en el ambiente demeteorización.

3) Exhibe una tendencia química que refleja el comportamiento en lameteorización, mostrando cambios significativos cuando se incrementa la



I. Meteorización . Índices de meteorización

meteorización, mostrando cambios significativos cuando se incrementa lameteorización.

4) Puede ser aplicado a un gran rango de rocas o tipos de rocas, permitiendoidentificar material fresco hasta valores que reflejen una alta meteorización.


Tipos de índices:

Relación de Ruxton (SiO 2/Al 2O3): relaciona la pérdida de sílice con la perdidatotal de elementos móviles y considera al Al2O3 como representación de loscomponentes inmóviles durante la meteorización.

Índice de meteorización de Parker ((100) x [(2Na 2O/0.35) + (MgO/0.9) +(2K O/0.25) + (CaO/0.7)]: es basado en la proporción de elementos alcalinos y




(2K2O/0.25) + (CaO/0.7)]: es basado en la proporción de elementos alcalinos yalcalinos térreos. Estos elementos son los más móviles entre los elementosmayoritarios presentes en las rocas. También considera la movilidad diferencial delos distintos metales asociados a la diferencia en la fuerza de los enlaces con eloxígeno.

Índice Residual de Vogt ((Al 2O3+K2O)/(MgO)+(CaO)+(Na2O)): refleja la madurezde sedimentos residuales. Es utilizado para determinar la extensión en que lasarcillas pueden ser meteorizadas.


Tipos de índices:

Índice de alteración química ((100) x [(Al 2O3)/(Al 2O3+CaO+Na2O+K2O)]): midela magnitud de alteración de los feldespatos a minerales de arcilla.

Índice de meteorización química ((100) x [(Al2O3)/(Al2O3+C aO+Na2O)]):presenta la misma interpretación que el anterior índice, pero no considera laalteración de los feldespatos-K, por lo que en rocas potásicas puede dar valores




alteración de los feldespatos-K, por lo que en rocas potásicas puede dar valoresaltos aunque no se encuentre fuertemente meteorizado.

Índice de alteración de las plagioclasas ((100) x [(Al2O3-K2O)/(Al2O3+CaO+Na2O-K2O)]): surge como una alternativa del índice anteriory monitorea la meteorización que pueden sufrir las plagioclasas

Índice de silica-titanio ((100) x [(SiO2)/(TiO2) / (SiO2/T iO2) + (SiO2/Al2O3) +(Al2O3/TiO2))]): semejante a la interpretación dada a la relación de Ruxton





Bahlburg and Dobrzinski, 2009

Relación de dos índices de alteración para muestras de areniscasProf. Grony Garbán G. (2013)



Bahlburg and Dobrzinski, 2009

Interpretación paleoclimática con el CIAProf. Grony Garbán G. (2013)



Gráfico de índices de erosiónque muestran cual puede serla fase arcillosa residual apartir de alteraciones defeldespatos K y plagioclasas

Sari and Koca 2012Prof. Grony Garbán G. (2013)



I. Factores fisicoquímicos en sedimentación . Potencial iónicoLa intensidad de la interacción de los iones en solución con las moléculas deagua (grado de hidratación) depende tanto de la carga (Z) de los iones como desu radio (r). La relación Z/r se denomina potencial iónico

Catión Z/r Catión Z/r Catión Z/r

Cs+ 0,60 Fe2+ 2,7 Be2+ 5,7

Rb+ 0,68 Co2+ 2,8 Al3+ 5,9

K+ 0,75 Mg2+ 3,0 Ti4+ 5,9


K+ 0,75 Mg2+ 3,0 Ti4+ 5,9

Na+ 1,0 Y3+ 3,3 Mn4+ 6,7

Li+ 1,5 Lu3+ 3,5 Nb4+ 7,5

Ba2+ 1,5 Sc3+ 3,7 Si4+ 9,5

Sr2+ 1,8 Th4+ 3,9 Mo6+ 9,7

Ca2+ 2,0 Ce4+ 4,3 B3+ 13

Mn2+ 2,5 Fe3+ 4,7 P5+ 14

La3+ 2,6 Zr4+ 5,1 S6+ 20



I. Factores fisicoquímicos en sedimentación . Potencial iónico

1,5

2

r

KRb

Cs

Sr

Ba

Cationes solubles

Elementos hidrolizatos


1 2 3 4 5 6

0,5

1r

Z

Li

Na

Be

Mg

FeMn

Ca

Sr

B

AlGaFe

ScREE

C

Si

Mn

Ti

Zr

UTh

N

P

V

Nb,Ta

SAniones complejos solubles



I. Factores fisicoquímicos en sedimentación . pH

La concentración del ión hidronio en aguas naturales es de gran interés en las reaccionesquímicas que acompañan a los procesos sedimentarios. El pH de un medio presenta un controlparticular en la precipitación de los hidróxidos en las soluciones.

Kps = [Fe 3+][OH -]3 (1)

[Fe3+] = Kps/[OH -]3 (2)

La constante de autoionización del agua (Kw) se expresa: Kw = [H O+][OH -] (3)


La constante de autoionización del agua (Kw) se expresa: Kw = [H3O+][OH -] (3)

Sustituyendo en (2), queda:

[Fe3+] = Kps [H 3O+]3 /Kw3

Al ser Kps y Kw constantes (a una temperatura dada), se observa que la concentración del iónférrico en solución es proporcional al cubo de la concentración del ión hidrónio. La solubilidaddel hierro en pH 6 en aproximadamente 105 veces mayor que en pH 8,5




Valores de pH en algunos sistemas acuosos naturales:

Sistemas y reacciones asociadas pH (25 °C)

Aguas terrestres saturadas con CO2 (0,0003 atm)CO2 (g) + H2O (l)→ H2CO3 (acu)

5,7


Aguas terrestres saturadas con CaCO3 (Kps = 1,6 x 10-8)CaCO3 (sol) + H2O → Ca2+ + HCO3

- + OH-8,4

Drenajes ácidos de minaFeS2 + 7/2O2 + H2O → Fe2

+ + 2SO42- +2H+ (1)

Fe2+ +1/4O2 + 5/2 H2O → Fe(OH)3 + 2H+ (2)

3-4




pH de medios naturales y su relación con la precipitación de hidróxidos (Mason & Moore, 1984)

Hidróxido Sistemas natural pH (25 °C)

Mg Suelos alcalinos 11-9

Manganeso (II) Agua de mar 8-9


Zn Agua de ríos 7

Cu (II) Agua de lluvia 6

Fe (II); Al Aguas de pantanos 5-4

Fe (III) Drenajes ácidos de mina 3-2




pH su relación con la precipitación de elementos anfóteros




I. Factores fisicoquímicos en sedimentación . Eh

La estabilidad de un elemento en un estado de oxidación particular depende del cambioenergético que acompaña la adición o remoción de electrones. Una medida de este cambio seexpresa con un factor denominado Potencial de oxidación (Ɛ). Estos valores son relativos a lasiguiente reacción de referencia (a condiciones estándar 1Atm, 25ºC):

H2 = 2H+ + 2e Ɛº = 0

Los potenciales de oxidación varían con la variación de las concentraciones de las especiesreaccionante en solución (Ley de Nernst):


reaccionante en solución (Ley de Nernst):

Ɛ = Ɛº - (RT/nF) ln Q o Ɛ = Ɛº - (0,0592V/n) log Q

Esta variación con la concentración es de fundamental importancia en las reacciones queenvuelven iones hidronios e hidroxilos. La variación en el pH produce cambiossignificativos en los potenciales de oxidación.




Diagramas Eh-pH. Se presentan las posiciones aproximadas de algunos sistemas naturalesen función de los valores de potencial de oxidación y pH.





Diagramas Eh-pH. Sistema Fe-O-H y Fe-C-O-H





Diagramas Eh-pH. Asociacionessedimentarias en relación alambiente, limitado por valores deEh y pH (barreras geoquímicas).Tomado de Krumbein & Garrels(1952)

Barreras geoquímicas: límites definidos porla presencia de un mineral o material de unlado y su ausencia en el otro lado de labarrera.


barrera.

Barrera neutral (pH =7)

Barrera de calizas (pH= 7,8)

Barrera sulfato-sulfuro (potencial deoxidación sulfato-sulfuro)

Barrera carbonatos-óxidos de Fe y Mn(determinado por el potencial de oxidacióndel Fe y Mn)

Barrera de Materia Orgánica (oxidación deMO)



II. Suelo. Definición

El suelo se puede definir como la entidad de material sólido que descansa sobrela superficie terrestre y la cual es el producto de la alteración in situ (pormeteorización física, química y biológica) de un material rocoso preexistente.

La ciencia que estudia los factores-procesos que forman un suelo, suscaracterísticas y la clasificación y distribución de los tipos de suelo se conocecomo PEDOLOGÍA.




II. Suelo. Estructura

La unidad básica de estudio del suelo se conoce como perfil de suelo. El perfil desuelo es una representación de una sección en corte vertical, la cual secaracteriza por presentan capas u horizontes generados a partir de ladiferenciación provocada por los procesos de alteración del material parental

Tope (horizonte superficial o “A”)

•Los horizontes son designadosutilizando letras para sunomenclatura.


superficial o “A”)

Subsuelo(horizonte medio o “B”)

Material parental (horizonte inferior o “C”)

•Puede presentarse un horizonteinicial denominado Ao o O, el cual seencuentra constituido por unacobertura de restos vegetales.

•Pueden existir subdivisiones de loshorizontes principales.

•En un perfil de suelo puedepresentarse ausencia de uno de loshorizontes




•Horizonte Ao u O: horizonte superficial, generalmente depoco espesor, constituidos por restos vegetales. Pueden serdistinguidos subhorizontes L,F y H dependiendo del gradode alteración de la MO. Se conoce también como Ao

•Horizonte A: horizonte compuesto en gran medida de


material mineral pero con actividad biológica alta y grancontenido de humus (≈ 30%).

•Horizonte E: horizonte de color claro que contiene pocamateria orgánica. Este horizonte es producto de la eluviación(mecánica y química) de material inorgánico. La eluviaciónquímica (lixiviación) de cationes básicos (Fe entre otros)hace que este horizonte posea características ácidas. Laeluviación mecánica se ve fuertemente reflejada en lamovilización de material arcilloso.




•Horizonte B: horizonte de iluviación de materialesremovidos en los horizontes superiores (zona deacumulación). Los principales materiales acumulados sonminerales de arcilla y oxihidróxidos de Al y Fe . En suelos declimas áridos puede existir acumulación de evaporitas en el


climas áridos puede existir acumulación de evaporitas en eleste horizonte.

•Horizonte C: horizonte caracterizado por la roca madreparcialmente alterada (regolito) con presencia de materialdisgregado con pobre escogimiento.

•Horizonte R: roca madre inalterada (saprolito)



II. Suelo. Factores en la formación del sueloa) Roca madre (material parental): es un factor fundamental que influye en la formación de unsuelo. La naturaleza del material parental influye no solo en los productos generados por laalteración del mismo, sino en la velocidad en que pueden ser alterados los elementosoriginales.


Laterita bauxitica (material parental granítico)

Laterita ferruginosa (material parental máfico)



II. Suelo. Factores en la formación del sueloa) Roca madre (material parental): es un factor fundamental que influye en la formación de unsuelo. La naturaleza del material parental influye no solo en los productos generados por laalteración del mismo, sino en la velocidad en que pueden ser alterados los elementosoriginales.


Laterita ferruginosa (material parental máfico)



II. Suelo. Factores en la formación del suelob) Clima: es quizás el factor más importante en la formación de los suelos. La temperatura ylas precipitaciones marcan la predominancia del tipo de meteorización (física o química) queafecta a un sustrato.




II. Suelo. Factores en la formación del sueloc) Pendiente y relieve: El desarrollo del perfil de un suelo se ve condicionado por la pendiente.En zonas de pendientes elevadas, existe poco desarrollo de suelos ya que el efecto erosivoes muy grande. En este caso los suelos son delgados y en algunos casos inexistentes. Ensuelos bien drenados (topografía alta) se presenta un buen desarrollo de horizontes E y B.




II. Suelo. Factores en la formación del suelod) Actividad biológica: Las plantas y animales son de vital importancia en la formación de un suelo, ya queellos proporcionan la materia orgánica del suelo. La fertilidad de un suelo se encuentra relacionada con lacantidad de MO presente. Los microorganismos sirven para degradar el material vegetal y animal ycontribuyen con la formación de los materiales húmicos. Los animales excavadores permiten laremovilización del material del suelo.




II. Suelo. Factores en la formación del sueloe) Tiempo: Como en todo proceso geológico, el tiempo juega un papel importante en laformación de un suelo. Si se ha producido meteorización durante un periodo corte de tiempo,la naturaleza del material parental (MP) determina la característica del suelo. En suelos másevolucionados, la influencia del MP se ve eclipsada por factores como el clima.




II. Suelo. Composición

Composición general de un suelo





Compuestos inorgánicos de los suelos

Minerales Primarios Minerales secundarios

Silicatos:Generalmente se preservan losminerales silicatados más resistentes- cuarzo, feldespatos, micas,circones, entre otros

Silicatos:•Filosilicatos del grupo de las arcillas (grupo de las esmectitas, grupo de la ilita, grupo de la caolinita)•Silicatos amorfos


circones, entre otrosDependiendo del avance del procesode meteorización se puedenencontrar otros silicatos menosestables.

No silicatos:•Óxidos primarios (rutilo, anatasa,casiterita, hematita, ilmenita, entreotros)•Apatito

•Silicatos amorfos

No silicatos:•Óxidos y óxidos hidratados (oxihidróxidos de aluminio, hierro, manganeso)




Compuestos orgánicos de los suelos:

“La fracción orgánica que incluye residuos vegetales y anim ales en diferentes estadosde descomposición, tejidos y células de organismos que vive n en el suelo y sustanciasproducidas por los habitantes del suelo. Esta fracción se de termina, en general, ensuelos que pasan por un tamiz con malla de 2 mm”. Soil Science Society of America

Los materiales orgánicos iniciales en el suelo, incluyen:a) Hidratos de carbono ( azúcares, almidones, hemicelulosas, pectinas, etc.)


a) Hidratos de carbono ( azúcares, almidones, hemicelulosas, pectinas, etc.)b) Proteínas, péptidos, aminoácidos libres y otros derivados nitrogenados.c) Alcoholes, aldehídos, cetonas y otros derivados oxidados no muy estables.d) Ácidos orgánicos, siendo el principal el ácido acético.e) Ligninaf) Compuestos carbocíclicos, como fenoles, taninos e hidrocarburos cíclicos.g) Alcaloides y otros derivados de bases orgánicas.h) Productos de actividad biológica, como hormonas, enzimas, antibióticos, etc.

Humus: “La fracción más o menos estable de la materia orgánica del su elo que seobtiene después que se ha descompuesto la mayor parte de las s ustancias vegetales oanimales añadidas al suelo. Comúnmente es de color oscuro.”





Las sustancias húmicas son compuestos de color de amarillento a negro, amorfos, muy polimerizados, conpeso molecular muy elevado, naturaleza coloidal y que presentan núcleos de carácter aromático (benceno,naftaleno, furano, etc.).

Las sustancias húmicas se clasifican en función de su solubilidad en ácidos y bases, pudiéndose separaren diversas fracciones húmicas. Los ácidos fúlvicos y húmicos se extraen con reactivos alcalinos, perolos húmicos precipitan en presencia de ácidos mientras que las huminas (son insolubles) no son extraíbles(precipitan en presencia de álcali).


(precipitan en presencia de álcali).

Composición promedio de materia orgánica en el suel o





Los ácidos húmicos y fúlvicos son complejas agrupaciones macromoleculares en las quelas unidades fundamentales son compuestos aromáticos de carácter fenólico procedentes dela descomposición de la materia orgánica y compuestos nitrogenados, tanto cíclicos comoalifáticos sintetizados por ciertos microorganismos presentes en suelo.


Estructura general de los ácidos húmicos y fúlvicos





Prof. Grony Garbán G. (2013) Esquema de separación general de las sustancias húm icas



II. Suelo. ComposiciónOligoelementos (micronutrientes):Elementos que son esenciales (en pequeñas cantidades del orden de las ppm) para el desarrollo de la vidaanimal y vegetal. Poseen como característica común su conexión con la actividad de muchas enzimasesenciales para la vida animal y vegetal. Se pueden dividir en:•Elementos catiónicos•Elementos aniónicos

Elemento Tipo Disponibilidad

Hierro (Fe) catiónico Óxidos e hidróxidos de Fe (II) y Fe(III); quelatos;


Hierro (Fe) catiónico Óxidos e hidróxidos de Fe (II) y Fe(III); quelatos; en arcillas

Manganeso (Mn) catiónico Óxido de Mn (MnO2; Mn2O3); en solución (Mn2+); quelatos; en arcillas

Cobre (Cu) catiónico Cu (II) fundamentalmente, en quelatos y enminerales de arcilla

Cinc (Zn) catiónico Zn (II); en quelatos y en minerales de arcilla

Boro (B) aniónico BO33-; asociado a la materia orgánica o minerales

de arcillas

Molibdeno (Mo) aniónico MoO42-; materia orgánica y oxihidróxidos de Fe y

Al.



II. Suelo. ClasificaciónSegún el USDA (United State Department of Agriculture) los s uelos se pueden clasificar dentro delos siguientes órdenes

Orden Características

Entisol Casi nula diferenciación de horizontes; no tiene "horizontes

diagnósticos", y la mayoría son básicamente su material parental

regolito inalterado.

Vertisol Suelos ricos en arcilla expansivas (montmorillonita); generalmente en



zonas subhúmedas a áridas, con hidratación y expansión en húmedo

y agrietados cuando secos.

Aridisol Suelos secos (climas áridos); sales, yeso o acumulaciones de

carbonatos frecuentes.

Espodosol (podsol) suelo característico de climas fríos y húmedos o templado frío, con

abundantes precipitaciones, que se caracteriza por una alta

lixiviación, que propicia que una gran cantidad de sustancias

superficiales migren a niveles inferiores. Son suelo ácidos (efecto de

sustancias húmicas)





Mollisol Son suelos con un buen desarrollo de horizontes. Suelos de zonas de

pradera en climas templados; horizonte superficial blando; rico en

materia orgánica, espeso y oscuro. Son algunos de los suelos

agrícolas más importantes y productivos del mundo


agrícolas más importantes y productivos del mundo


zonas subhúmedas a áridas, con hidratación y expansión en húmedo

y agrietados cuando secos.

Alfisol Suelos con horizonte B arcilloso enriquecido por iluviación; suelos

jóvenes, comúnmente bajo bosques de hoja caediza.

Ultisol Suelos de zonas húmedas templadas a tropicales sobre antiguas

superficies intensamente meteorizadas; suelos enriquecidos en

arcilla.





Oxisol Suelos tropicales y subtropicales, intensamente meteorizados

formándose recientemente horizontes lateríticos y suelos bauxíticos.

Histosol Suelos orgánicos. Caracterizado por presentar una alta acumulación

de materia orgánica, incluso turboso. Posee una elevada fertilidad,


de materia orgánica, incluso turboso. Posee una elevada fertilidad,

con el único inconveniente de su frecuente encharcamiento y

subsiguiente naturaleza potencialmente anóxica. Turbas

Inceptisol Son un poco menos jóvenes que los entisoles y con un desarrollo

incipiente de horizontes. No presentan acumulación de materia

orgánica, hierro o arcilla. Los inceptisoles son uno de los tipos de

suelo más abundantes de Venezuela.

Gelisol Suelos de zonas de muy baja temperatura. Desarrollan pocos

horizontes y el subsuelo puede estar congelado permanentemente

en una zona denominada permafrost.



II. Suelo. Clasificación




II. Suelo. Química de los suelos





Coloides: Los coloides son suspensiones de partículas (fase dispersa) en unmedio molecular (fase continua fluida- gas, líquido o sólido). Para que estassuspensiones sean consideradas coloides, las partículas han de tener dimensionesen el intervalo 10 nm a 10 µm.

Si la fase continua es líquida, los sistemas coloidales se catalogan como soles y sesubdividen en “liófobos” (poca atracción entre las partículas y la fase continua) y“liófilos” (gran atracción entre las partículas y la fase continua)


“liófilos” (gran atracción entre las partículas y la fase continua)




Propiedades de los coloides





Tipos de coloides en el suelo

• Arcillas cristalinas silicatadas.

• Arcillas amorfas


• Arcillas amorfas

• Óxidos de Fe y Al

• Materia orgánica coloidal (humus)



II. Suelo. Química de los suelosEstructura de las arcillas:




II. Suelo. Química de los suelosEstructura de las arcillas:


Arcillas 2:1 Arcillas 1:1



II. Suelo. Química de los suelosIntercambio iónico en suelos:Los minerales de arcilla (y otros materiales coloidales) exhiben en mayor o menosmedida la capacidad de intercambio iónico, el cual es cuantificado por ladenominada Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC). Este parámetro se definecomo la capacidad que posee una arcilla de tomar o liberar iones NH4

+ en unasolución 1M de NH4CH3COO a pH 7.

Arcilla CIC (meq/100 g)


Arcilla CIC (meq/100 g)

Esmectitas 80-100

Vermiculitas 120-200

Ilitas 10-40

Caolinita 1-10

Clorita <10

2 A-arcilla + C2+ = C-Arcilla + 2A+ →→ XC-arcll./X2A-arcill. = KAC (mC

2+/m2A

+)

A-arcilla + B+ = B-Arcilla + A+ →→ XB-arcll./XA-arcill. = KAB (mB+/mA

+)



II. Suelo. Química de los suelosIntercambio iónico en suelos:




II. Suelo. Química de los suelosIntercambio iónico en suelos (efecto del pH):




II. Suelo. Química de los suelosMovilidad de elementos en un perfil de suelo

Elementos mayoritarios en suelos podzólicos (ácidos, de cl imas templados y altasprecipitaciones)




II. Suelo. Química de los suelosMovilidad de elementos en un perfil de suelo

Elementos traza en suelos podzólicos (ácidos, de climas tem plados y altasprecipitaciones)




III. Rocas sedimentarias. Clasificación

Rocas sedimentariasRocas sedimentarias

Rocas clásticasRocas clásticas Rocas químicasRocas químicas Rocas Rocas organógenasorganógenas

Tamaño de clastos(origen detrítico)

Composición mineral(origen químico y bioquímico)

Composición ytipo de materia orgánica


ConglomeradosConglomerados

AreniscasAreniscas

LimolitasLimolitas

LutitasLutitas

CarbonatosCarbonatos

Silíceas (Silíceas (chertchert))

FosfátosFosfátos

EvaporitasEvaporitas

Turba

Lignito

Carbón

CarbonáceasCarbonáceas

(origen detrítico) (origen químico y bioquímico) tipo de materia orgánica



III. Rocas sedimentarias. Clasificación (rocas silisiclásticas)


impurezas

50%

No carbonatos



III. Rocas sedimentarias. Clasificación (rocas carbonáticas)

dolomita calcita

50%

50%

10%

10%100%

Dolomía calcárea Caliza dolomítica CalizaDolomía

Dolomía calcáreaimpura

Caliza dolomíticaimpura

Clasificación de rocas carbonáticas basado en el po rcentaje relativo de calcita, dolomita e impurezas no carbonáticas (t omado de Boggs,

1995)Prof. Grony Garbán G. (2013)



III. Rocas sedimentarias. Composición química promedio

Lutitapromedio

Arenisca promedio

Caliza promedio

Sedimento promedio

SiO2 58,10 78,33 5,19 58,49

TiO2 0,65 0,25 0,06 0,56

Al 2O3 15,40 4,77 0,81 13,08

Fetotal 6,47 1,37 0,54 5,42

MgO 2,44 1,16 7,89 2,51

CaO 3,11 5,50 42,57 5,45


CaO 3,11 5,50 42,57 5,45

Na2O 1,30 0,45 0,05 1,11

K2O 3,24 1,31 0,33 2,81

H2O 5,00 1,63 0,77 4,28

P2O5 0,17 0,08 0,04 0,15

CO2 2,63 5,03 41,54 4,93

SO3 0,64 0,07 0,05 0,52

BaO 0,05 0,05 - 0,05

C 0,80 - - 0,64



III. Rocas sedimentarias. Composición mineralógica (rocas silisiclásticas)

Minerales mayoritarios

Minerales accesorios (<1%-2%)

Fragmentos derocas

Cemento químico

Cuarzo (estable)

Feldespatos(estable)

Micas de granogrueso.

Minerales estables noopacos (circón, rutilo,turmalina) .

Fragmentos derocas ígneas,metamórficas ysedimentarias

Silíceos

Carbonáticos

Hematíticos


(estable)

Minerales de arcillasy micas de granofino* (estable)*Componentesprincipales en lutitas

turmalina) .

Minerales meta-estables no opacos(anfiboles, piroxenos,granates, epidoto, etc.)

Minerales opacos

Hematíticos

Sulfáticos



III. Rocas sedimentarias. Composición mineralógica (rocas carbonáticas)

Minerales mayoritarios

Minerales accesorios (<1%-2%)

Fragmentos derocas y bioclastos

Calcita

Cuarzo

Feldespatos

Minerales de arcilla

Fragmentos derocas ígneas,metamórficas ySedimentarias


Dolomita

Otros carbonatos(siderita, ankerita)

Óxidos de hierro

Pirita

Glauconita

Colofano

Bioclastos

Peloides



III. Rocas sedimentarias. Componentes fundamentales




IV. Clasificación geoquímica de los productos de la sedimentación

Los procesos que acompañan a la sedimentación sirven de manera destacada comomecanismos de diferenciación química de los materiales originales. Los pasos de esteproceso de separación geoquímica son los siguientes:

a) Minerales que son resistentes a la acción mecánica y química se acumulan comomateriales granulares (cuarzo como principal representante). Enriquecimiento de SiO2 conrespecto al material original.

b) Acumulación de productos de la ruptura química de aluminosilicatos, dando lodos


b) Acumulación de productos de la ruptura química de aluminosilicatos, dando lodosconsistentes en minerales de arcilla. Concentración de aluminio y potasio.

c) Precipitación de oxihidróxidos de hierro. Viene precedida por la oxidación de la especieferrosa en la férrica. Concentración de hierro y manganeso.

d) Precipitación de calcio como carbonato de calcio ya sea por vía inorgánica o mediada porla acción de organismos, propiciando la formación de calizas. Este proceso puede incluirla inmovilización de magnesio por la formación de dolomita.

e) Cationes solubles son concentrados en los océanos y su remoción se da en ambientescon una alta tasa de evaporación, propiciando los depósitos de sales. Sodio y en menormedida, potasio, calcio y magnesio forman las principales productos de acumulación.



IV. Clasificación geoquímica de los productos de la sedimentación

Si Al, Si, (K) Fe Ca, (Mg) Na, (K), (Ca),(Mg)


Resitatos(SiO2)

Hidrolizatos(Minerales de arcillas)

Oxidatos(Fe(OH)3)

Carbonatos(CaCO3; CaMg(CO3)2)

Evaporatos(NaCl; KCl; CaSO 4,etc.)

Esquema de degradación química de una roca por mete orización (diferenciación geoquímica). Tomado de Mason & Moore (1984)

principios de geoquÍmica (5531) tema 6. …gea.ciens.ucv.ve/ggarban/geoquimica/tema 6.pdf ·...

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