Guia 3 Practica de Rocas y Minerales

7/25/2019 Guia 3 Practica de Rocas y Minerales

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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TCHIRA

DEPARTAMENTO DE INGENIERA AGRONMICA

ASIGNATURA SUELOS

MATERIAL PARENTAL DEL SUELO:

MINERALES y ROCAS

OBJETIVOS

Identificar los principales minerales y rocas de acuerdo a su origen.

Identificar la presencia de minerales en muestras de rocas caractersticas de diferentes

orgenes.

Reconocer la incidencia de procesos de alteracin en rocas y minerales constituyentes delmaterial parental.

Ordenar los minerales (del suelo o de las rocas) de acuerdo a su resistencia a la alteracin.

Establecer la mineraloga del suelo como resultado de la interaccin de procesos

pedogenticos.

Establecer posibles ecuaciones de alteracin que pueden presentarse en un suelo a partir del

conocimiento de la mineraloga del material parental, as como, las condiciones de lavado del

sistema.

MARCO TEORICO

El material parental del suelo es aquel a partir del cual se desarrolla un suelo. Es el material que

exista antes de formarse el suelo y que ha sido ms o menos modificado por los procesos

formadores de suelo. En general se trata de rocas, regolitos o sedimentos (minerales u

orgnicos). Un gran nmero de propiedades y atributos del suelo (color, textura, consistencia,

pH, capacidad de intercambio inico, etc.) dependen del origen y composicin de su fraccin

mineral, de all la enorme importancia de reconocer la naturaleza del material parental.

DEFINICION DE MINERAL

Existen muchas definiciones de minerales; algunas de ellas son las siguientes:

"cuerpos cristalinos fsica y qumicamente homogneos, formados debido a procesos fsico-

qumicos naturales" Milovski y Knonov (1988).

"elementos qumicos o compuestos slidos que ocurren naturalmente y son formados como

producto de procesos inorgnicos" Dana y Hurlbut (1965).


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"cuerpos cristalinos, fsica y qumicamente homogneos, formados debido a procesos fsico-

qumicos naturales, que son los constituyentes que se encuentran en mayor proporcin en las

rocas, regolitos y suelos" Elizalde (2005).

Las caractersticas estructurales y qumicas de los minerales determinan que posean una serie

de atributos especficos que permiten su reconocimiento, igualmente establecen el tipo y grado

de influencia que pueden ejercer sobre los atributos de los suelos que los contienen. Algunas de

esas caractersticas corresponden a la forma de los cristales de los minerales y se analiza por

medio de la simetra y corresponden al campo de la "cristalografa".

Otras de esas propiedades se reconocen como "propiedades fsicas". Entre ellas se cuentan las

siguientes: color, brillo, hbito, presencia de clivajes, calidad de los clivajes, nmero de clivajes,

ngulo entre clivajes, tipo de fractura, dureza.

Finalmente existen otras propiedades como la densidad, el magnetismo, la conductividad

elctrica, que permiten tanto su reconocimiento, como la separacin de ciertos minerales

deseados de una mezcla compleja.Los minerales segn su ambiente y proceso de formacin, se clasifican en minerales primarios y

minerales secundarios.

MINERALES PRIMARIOS

Los minerales primarios son aquellos minerales que se cristalizaron en la parte profunda del ciclo

geolgico, bajo las condiciones de formacin de las rocas (condiciones de temperatura y presin

ms elevadas que las reinantes en la superficie), estos minerales pueden estar presentes en el

suelo, si ste no ha evolucionado lo suficiente o si han sido muy resistentes a la accin de los

procesos de alteracin de la roca y el suelo. Cuando se presentan en el suelo constituyen la

mayor parte de las partculas del tamao de arena y limo (entre 0.002 y 2 mm) de l. Losprincipales grupos de minerales primarios corresponden a silicatos, aunque tambin se

presentan xidos, hidrxidos, carbonatos, sulfatos, sulfuros y fosfatos.

Los silicatos, son minerales cuya composicin qumica se deriva del cido silcico H4SiO4y cuya

unidad estructural bsica es un tetraedrode slice (SiO4)4- que posee en el centro un tomo de

silicio y en los vrtices cuatro tomos de oxgeno (ver Figura 1); segn Besoain (1985), de la

manera como se van disponiendo estos tetraedros en la estructura cristalina del mineral, se

producen varios subgrupos de silicatos, as:

Nesosilicatos. Los tetraedros se presentan en forma independiente sin compartir oxgenos con

otros tetraedros; la unin entre ellos se hace a travs de cationes divalentes. Ejemplo: Olivino,(Mg, Fe)2 SiO4

Sorosilicatos . Los tetraedros se unen por pares compartiendo un tomo de oxgeno. Ejemplo:

Epidota, Ca2(Al, Fe)3OH SiO4Si2O7.

Ciclosilicatos. Agrupacin de tetraedros formando anillos. Dos oxgenos de cada tetraedro

estn compartidos. Ejemplo: Berilo, Be3Al2Si6O18


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Inosilicatos . Los tetraedros se unen formando cadenas, las cuales pueden ser:

Sencillas . Ejemplo: Piroxenos como el Dipsido, CaMg Si2O6.

Dobles. Ejemplo: Anfboles como la Hornblenda, (OH)2Ca2Na(Mg, Fe, Al)5Al2Si6O22.

Filosilicatos. Son silicatos laminares que presentan una estructura especial organizada con

base en hojas de tetraedros de slice y de octaedros de alminio (ver Figura 2). La estructura

bsica de los tetraedros se describi anteriormente; estas unidades se unen entre s por los

vrtices compartiendo 3 de sus 4 oxgenos. Los octaedros son unidades en las cuales un catin

central como Al, Mg o Fe est rodeado por 6 oxgenos o por 6 OH, los que se unen entre s

compartiendo aristas. A su vez, compartiendo sus oxgenos apicales, los tetraedros se acoplan a

los octaedros para formar las capas que definen los filosilicatos; Ejemplo: Micas como la

Muscovita, K(Al2) AlSi3O10(OH)2.

Tectosilicatos. Los tetraedros se unen en estructuras que crecen en las tres dimensiones,

compartiendo con otros tetraedros sus 4 vrtices. Este grupo de minerales es el ms abundante

en la corteza terrestre. Ejemplo: Feldespato como la Ortosa u Ortoclasa, KAlSi3O8. A este grupopertenece tambin el cuarzo, SiO2.

Figura 1. Representacin del tetraedro de slice.

Figura 2. Representacin del octaedro de aluminio.

Los minerales primarios, son los minerales que componen las rocas gneas y metamrficas,

como los feldespatos, las micas, los anfboles y los piroxenos. Los feldespatos son los minerales


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primarios ms abundantes de la corteza terrestre y en los suelos son constituyentes importantes

de la arena y el limo. Los minerales primarios, a causa de sus caractersticas internas

(composicin qumica y estructura), pueden ser ms o menos susceptibles a la alteracin

producida por los agentes externos (agua, cidos, aire). Por ello pueden clasificarse en

minerales fcilmente alterables, como la olivina, los piroxenos y la mica biotita, o resistentes,

como el cuarzo, la mica moscovita, el circn, el rutilo. Otros, como los feldespatos, son desde

moderadamente a fcilmente alterables.

MINERALES SECUNDARIOS

Este grupo comprende aquellos minerales producidos por la alteracin de los minerales

primarios o de las rocas; en los suelos se presentan esencialmente en la fraccin del tamao de

la arcilla(partculas con dimetro menor de 0.002 mm y propiedades coloidales) aunque en esta

fraccin tambin pueden encontrarse algunos minerales primarios. Los principales minerales

secundarios de dicha fraccin arcillosa del suelo corresponden a filosilicatos y a xidos e

hidrxidos de hierro y aluminio, aunque en algunos grupos de suelos son importantes otroscomponentes como los aluminosilicatos y/o los xidos e hidrxidos de hierro y aluminio no

cristalinos (conocidos tambin como amorfos).

Debido al tamao coloidal de los minerales arcillosos; los filosilicatos son los materiales del suelo

que desarrollan la reactividad de ese medio y por lo tanto los responsables de la fertilidad del

suelo junto a la materia orgnica. Entre los minerales arcillosos, la montmorillonita se considera

fcilmente alterable, mientras que la caolinita es resistente. La presencia de minerales alterables

en el suelo indica un grado bajo de evolucin, a la vez que es indicio de buena reserva de

nutrientes para las plantas.

Figura 3. Representacin de la estructura de la caolinita, una lmina de tetraedros de slice

unida a una lamina de octaedros de aluminio.

ALTERACION O METEORIZACION DE LOS MINERALES

Alteracin (intemperismo, meteorizacin, weathering) es el termino dado al conjunto de

fenmenos relativos a la evolucin que sufren los minerales y las rocas en la interfase litosfera-

atmsfera-biosfera-hidrosfera; esos fenmenos se producen como consecuencia, de que los

minerales que se alteran no estn en equilibrio con el medio ambiente superficial. Esos proce-


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sos destruyen a los minerales existentes inicialmente y provocan la formacin de otros nuevos;

conjuntamente a esos procesos ocurre el ingreso o la prdida de elementos qumicos. Cuando

las condiciones ambientales evolucionan, los minerales son sometidos a tensiones que

provocan la modificacin de las estructuras y de la composicin qumica; estas modificaciones

pueden ser tan profundas que permitan definir nuevas especies de minerales o solamente

transformar algunas propiedades de los ya existentes. Al ser uno de los principales procesos que

afectan a la materia mineral en la fase superficial del ciclo geolgico, resulta uno de los aspectos

ms relevantes en la formacin de los materiales parentales de los suelos y participa en gran

parte de los procesos pedogenticos.

Teniendo en cuenta lo expuesto anteriormente, en relacin con la alteracin diferencial de los

minerales, si se comparan dos suelos desarrollados del mismo material parental, se puede decir

que ha evolucionado ms el que presente menor variedad de minerales primarios, menor

contenido de arena y limo y mayor cantidad de minerales primarios resistentes a la alteracin.

Se han establecido series de alteracin de acuerdo con la facilidad con la cual se alteran losminerales primarios; en ellas se ordenan los minerales de acuerdo con su resistencia a la

transformacin. Entre los minerales primarios existen algunos que tienden a desaparecer durante

la alteracin y otros que se comportan como resistentes. De resultados similares, GOLDICH

(1938) concluy que es posible ordenar los minerales segn una serie de mayor a menor

alterabilidad. As estableci una serie que lleva su nombre y que puede expresarse de la

siguiente forma:

MINERALES FERROMAGNESIANOS FELDESPATOSOlivina Anortita

Altaalterabilidad Augita Bytownita Baja

estabilidad

Labrador

Hornblenda Andesina

Biotita Oligoclasa

Albita

Microclina

Baja Muscovita Alta

alterabilidad Cuarzo Estabilidad

La disposicin de los minerales en tres columnas paralelas corresponde al agrupamiento de los

mismos en tres grupos diferentes: los ferromagnesianos, los feldespatos, la mica y el cuarzo. Los

minerales colocados aproximadamente en la misma lnea horizontal tendrn una alterabilidad

similar (por ejemplo hornblenda y labrador). Los que se encuentran en las lneas superiores se

consideran ms alterables que los de la parte inferior. De acuerdo a ello, la olivina y la augita

son los ferromagnesianos ms alterables, as como la anortita y la bytownita son las plagioclasas

de menor resistencia a la alteracin.


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Posteriormente, otros autores han propuesto otras series de alterabilidad o estabilidad progresiva

o, como le llaman a veces, series de persistencia. Entre esos autores, se pueden citar

MALAGN (1979), LOUGHAN (1969), PETTIJOHN (1973), GARRELS y MACKENZIE (1971) y

JACKSON et al (1948). Dos de las series son las siguientes:

SERIES DE PERSISTENCIA ANTE LA ALTERACIN

DRYDEN y DRYDEN (1964) PETTIJOHN (1941)Circn minerales Rutilo

Turmalina resistentes Circn

Cianita TurmalinaHornblenda Monacita

Estaurolita Granate

Granate Biotita

ApatitoEstaurolita

minerales Cianita

alterables HornblendaAugita

Olivina

LAS ROCAS

Como se mencion, los materiales parentales del suelo pueden provenir de las rocas de la

corteza terrestre; estas rocas se originan mediante los procesos geolgicos que se

esquematizan en la Figura 4 y muestran la gnesis y las interrelaciones entre ellas en un ciclo

terico de las rocas. Se observa que inicialmente se tiene un magma, es decir, un material

fundido en el cual estn presentes los elementos qumicos que luego van a formar los diferentes

minerales que harn parte fundamental de las rocas gneas. Una vez formadas las rocas gneas,

ellas pueden ser sometidas a dos procesos fundamentales: alteracin o metamorfismo (altas

presiones y/o temperaturas). Con el primero se llegan a producir depsitos de sedimentos y con

el segundo se forman, en consecuencia, las rocas Metamrficas; stas tambin pueden sufrir

procesos de alteracin, con la consiguiente formacin de sedimentos; todos los sedimentos

pueden ser sometidos a Diagnesis o Litificacin(compactacin, cementacin, etc.) y dar origen

a las rocas Sedimentarias, que tambin estarn sujetas a procesos de metamorfismo o de

alteracin, producindose los resultados ya descritos. Los sedimentos tambin pueden sufrir

procesos de erosin; se reciclan en nuevos depsitos hasta llegar a tener una situacin estable

que les permite formar las rocas sedimentarias correspondientes. Finalmente, todas las rocas

pueden ser sometidas a procesos que las llevan nuevamente a fundirse a grandes profundidades

y a retornar al estado de magma.


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pedognesis

SEDIMENTO

separacin

MATERIALSUELTO

ROCA GNEA

PLUTNICA

SUELO

meteorizacin

REGOLITO

ROCAMETAMRFICA

sedimentacin

ROCASEDIMENTARIA

FASE SUPERFICIAL

transporte

diagnesis ylitificacin

pedognesis

metamorfismo

cristalizacin

metamorfismo

MAGMA

fusin

FASE PROFUNDAerupcin

ROCA GNEAVOLCNICA

cristalizacin

Figura 4. Representacin esquemtica del ciclo geolgico. Tomada de Elizalde (2000)


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ACTIVIDAD PRCTICA

PARTE I

La primera parte de la prctica se basa en la representacin de diferentes tipos de estructura

cristalina presentes en minerales mediante la utilizacin de modelos macroscpicos. Para

cumplir con esto se deben elaborar los esquemas de los principales poliedros de coordinacin de

los silicatos. Segn la posibilidad representar las siguientes estructuras en el papel y/o con

plastilina y palillos:

1) Tetraedro de slice

2) Octaedro de aluminio

3) Unidad de un filosilicato de estructura 1:1 (Ejm. Caolinita)

4) Unidad de un filosilicato de estructura 1:2 (Ejm. Montmorillonita)

PARTE IILa segunda etapa permite ilustrar algunos lineamientos generales utilizados para el

reconocimiento de diferentes tipos de rocas y minerales en muestras de coleccin. Para ello se

desarrollaran las actividades siguientes:

1) En la muestra de minerales del laboratorio, clasificar y describir por sus caractersticas

fsicas (color, brillo, dureza) cinco (5) minerales diferentes.

2) En la coleccin de rocas sedimentarias del laboratorio, identificar, clasificar y describir

las rocas presentes.

3) En la coleccin de rocas gneas y rocas metamrficas identificar, clasificar y describir

tres ejemplares de cada tipo.

PARTE III

La tercera etapa contempla por su parte, un anlisis de la composicin mineralgica de algn

material parental, a los fines de establecer inferencias con relacin a los procesos de alteracin,

pedognesis y su influencia sobre las propiedades edafolgicas.

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