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Boletín Sociedad Española de Mineralogía (1986), 9, pp. 89-96
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MINERALOGIA DE LA FRACCION ARCILLA DE ALGUNOS
INCEPTISOLES Y ALFISOLES DE LA PROVINCIA DE HUELVA
J. L. Pérez Rodríguez*, P. Rodríguez**, C. Maqueda*, A. Valero**, J. L. Mudarra* y
R. Jiménez**
*Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología. C.S.I.C. Apartado 1052. 41080 Sevilla.
**Escuela Universitaria del Profesorado de E.G.B. Avenida Cantero Cuadrado, n.Q6. Huelva.
ABSTRACT. — The mineralogical com position of the clay fraction of the three
profiles, order inceptisol (one Lithic Xero chrept and two Typic Xerochrept) and three
alfisols profiles, located nearby the Sierra of
Huelva have bee studied.
In soils inceptisols order the main com ponents are illite and kaolinite (L ith ic
Xerochrept) also accompanied of vermiculite
in B horizon. In soils Typic Xerochrept the
main components are the same. Illite mi neral is altered towards illite-vermiculite interestratificated, vermiculite and aluminiumvermiculite: the proportion of these m ine rals of alteration increases with depth. The
ev o lu tion m ica -illite -v erm ic u lite illite
interestratified-alumina vermiculite is su­
ggested.
On two of alfisols soils a mineralogical
change is found length w ise down the
profile. Both soils are constituted by illite,
kaolinite and something of vermiculite, with
predominance of the firsth in the superior
horizon; contrariously kaolinite is the main
co m p o n en t in the inferior horizon. It's
posible the disposition of one soil over
other older. The remaining alfisol profile is
principally composed by kaolinite of which
its percentage is increased when descending
the profile.
Key w ords: clay soils, alfisols, incep tisols, illite, vermiculite, kaolinite.
RESUMEN. — En este trabajo se estudia la
mineralogía de la fracción arcilla de tres per files de suelos de orden inceptisol (un Xero chrept Lítico y dos Xerochrept Típico) y tres
perfiles de orden alfisol del subgrupo Palé xeralf, localizados en la zona de la sierra de
la provincia de Huelva.
En los suelos de orden inceptisol, el
Xerochrept Lítico está constituido por ilita y
caolinita, existiendo, además, vermiculita en
el horizonte B. Los Xerochrept Típico están
constituidos por ilita y caolinita, alterán dose el primero de estos minerales hacia un
interestratificado ilita-vermiculita, y vermi culita alumínica, incrementando estos mine rales de alteración al descender en el perfil.
Debido al pH de estos suelos se sugiere una
evolución: Mica-ilita-interestratificado ilitavermiculita-vermiculita-vermiculita alumíni ca.
En dos de los suelos alfisoles, se pre­
senta una variación mineralógica a lo largo
del perfil, estando constituidos por ilita,
caolinita y algo de vermiculita, con predo minio del primero de estos minerales, en los
horizontes superiores; siendo, por el con trario, la caolinita el mineral más abundante
en los horizontes inferiores. Se sugiere la
disposición de un suelo sobre otro más anti guo. El otro perfil alfisol está constituido
principalmente por caolinita, cuya propor ción incrementa al descender en el perfil.
Palabras clave: arcilla de suelos, alfi -
90
J.L . PEREZ, P. RODRIGUEZ, C. MAQUEDA, A. VALERO, J.L . MUDARRA, R. JIMENEZ
soles, inceptisoles, ilita, caolinita, vermi culita.
I.
Introducción
Como es sabido hasta la aparición de la
clasificación taxonómica de los suelos (Soil
Survey Staff, 1960, 1975), no se utilizó la
mineralogía como criterio diferenciador de
los mismos. Sin embargo, los aspectos
morfológicos, base de las clasificaciones
tradicionales, dependen, en gran parte, de la
mineralogía. Aunque la composición quí­
mica, «per se» no se usa generalmente para
este fin, sí se realizan muchas determina ciones físicas y químicas para determinar
las causas de las diferencias morfológicas
entre los distintos suelos. Asimismo, los
factores generadores de suelos que determi nan los procesos edafogenéticos y la mor fología, han sido tenidos en cuenta en la
mayoría de los esquemas.
Los métodos analíticos han experi men tado en los últimos años un avance especta­
cular, por lo que la composición de un sue lo puede determinarse con la exactitud re­
querida por una taxonomía. Sin embargo,
aún restan algunos problemas en la cuan tificación de la composición y en la corre lación de las propiedades físicas y químicas
con la mineralogía. El objetivo fundamen tal de toda taxonomía de suelos con siste en
establecer clases que permitan el cono­
cimiento de relaciones entre los mismos y
determinar los factores responsables de sus
propiedades. Por otra parte, las propiedades
fisicoquímicas de los suelos en los que
reside la responsabilidad de su utilización
práctica, viene determinada por la compo sición de la mineralogía de la fracción ar cilla, lo que hace sea de gran importancia el
conocimiento de ésta (Pérez Rodríguez y
col., 1985).
La mineralogía de la fracción arcilla de
suelos ha sido ampliamente estudiada y sus
datos se recogen en recopilaciones biblio gráficas (Alien, 1977). Suelos Inceptisoles
y Alfisoles españoles, han sido ampliamen te estudiados por numerosos inves úgadores,
tanto desde el punto de vista de su génesis,
como mineralógico, pudiéndose citar entre
ellos a Riesco y col. (1980), Jiménez Ba -
llesta y Guerra (1980 a y b), Martín de
Vidales y Jiménez Ballesta (1981 a, b),
Delgado Calvo-Flores y col. (1982), Gamu zzio (1983) y Recio y col. (1985 a y b).
En clima templado la génesis y evolu ción de las arcillas viene condicionada por
una hidrólisis progresiva, pudiendo ejercer
la materia orgánica una gran influencia.
En medio ácido, como es el de los
suelos objeto de estudio, se puede presentar
un tipo de hidrólisis ácida, en que depen diendo de las características de la materia
orgánica, la fracción arcilla puede evolu donar en el sentido: Mica-ilita-vermiculitavermiculitas Al-cloritas, o darse fenómenos
de destrucción o de formación de montmo rillonita.
En el presente trabajo se estudia la mi neralogía de la fracción arcilla de seis
perfiles de suelos localizados en la zona
norte de la provincia de Huelva. Tres de
ellos corresponden a inceptisoles (Xero chrept Lírico y Xerochrept Típico) y tres
perfiles alfisoles (Palexeralf) con objeto de
tener un mejor conocimiento de estos
suelos, pudiendo servir esto tanto para su
clasificación, cartografía y evaluación.
n . Métodos experimentales
Las muestras se secaron al aire, se
desmenuzaron, pasándolas a continuación
por un tamiz de 2 mm. de malla. Se extrajo
la fracción < 2 p por sedimentación en la
cual se efectuaron las determinaciones
siguientes:
— Análisis término diferencial. Se ha em pleado un aparato Rigaku PTC 10, em picando alúmina calcinada, como mate­
rial de referencia, en atmósfera estática
de aire.
— Difracción de rayos X. Se han hecho
diagramas de polvo y de agregados
orientados de todas las muestras. En los
A.O. de las muestras saturadas en
Mg++, se han realizado los siguientes
tratamientos: térmicos, solvatación con
etilenglicol y DMSO. En las A. O. de
las muestras saturadas en K+ se calentó
a 110 °C. En las muestras en que fue
necesario se extrajo el aluminio Ínter -
MINERALOGIA DE LA FRACCION ARCILLA DE ALGUNOS INCEPTISOLES Y ALFISOLES, ETC.
laminar por el método de Tamura
(1957), las cuales se saturaron con
Mg++ y K+ y se realizaron A.O. calen­
tándose a 110 *C en el caso de las satu­
radas en potasio. Se ha empleado un
difractómetro Siemens, modelo D-500.
— Microscopía electrónica. Se ha uti lizado un microscopio electrónico de
barrido, marca ISI, modelo 40, con un
analizador de energía dispersiva de rayos
X, marca Kewex.
ni. Resultados experimentales
Los perfiles, cuya fracción arcilla se
estudia en este trabajo, se han tomado en la
zona Norte de la sierra de Huelva. Dicha
zona pertenece a Sierra Morena y geo lógicamente está situada en la zona 5 (OssaMorena), según la nomenclatura establecida
por Lotze para las Varíscides Ibéricas.
Los tres perfiles de orden Inceptisol
son: P-21, P-17 y P-22 y los de orden
Alfisol: P-18, P-20 y P-23.
Perfiles Inceptisoles. El perfil P-21,
pertenece al subgrupo Xerochrept Lítico. Se
tomó en la zona de Aroche, siendo el ma terial original pizarra del Cámbrico. Su pH
es ácido, desde 5,1 a 5,4.
Los perfiles P-17 y P-22, pertenecen al
subgrupo Xerochrept Típico. El primero de
ellos se tomó en la zona de Sta. Olalla,
siendo también la pizarra cambriana el
material original; su pH varía de 5,9 a 5,4.
En cuanto al perfil P-22, su localización
está en la zona de Cumbres de San Barto lomé. El material original es una arenisca
arcaica, tipo endógeno, y su pH, algo me nos ácido, varía de 5,6 a 6,1.
En cuanto a los perfiles alfisoles, los
tres pertenecen al subgrupo Palexeralf. El
perfil P-18 se tomó en la zona de Santa
Olalla, siendo el granito el material origi nal. Su pH es débilmente ácido (pH 6). El
perfil P-20, se tomó en la zona de Galaroza.
Su pH es ácido (de 5,8 a 5) y el material
original es pizarra. En cuanto al perfil P-23
se tomó en la zona de Almonaster. Al igual
que el anterior, también es pizarra el mate rial original y su pH varía de 5,9 a 6.
El estudio por difracción de rayos X de
los tres perfiles inceptisoles (P-21, P-17 y
91
P-22), muestra una composición minera lógica de la fracción arcilla muy similar.
Los diagramas de polvo de la fracción
arcilla de los horizontes superficiales de los
suelos Xerochrept Típico presentan difrac ciones a 10,04 Á, 4,99 A y otras que se
atribuyen a ilita, a 7,18 Á correspondientes
a caolinita o a un segundo orden de la de 14
Á, la banda sobre 14 Á puede atribuirse a
vermiculita, clorita, montmorillonita e
incluso aluminio interlaminar. Aparecen
difracciones a 1,50 Á y 1,54 Á, la primera
correspondiente a minerales dioctaédricos y
la segunda a trioctaédricos y a cuarzo. Dada
la alta proporción de cuarzo existente en
estas muestras (difracciones a 4,24 Á, 3,37
Á, 1,81 Á, etc.), es de suponer que los
minerales presentes sean dioctaédricos. Co mo minerales accesorios se presenta además
del cuarzo, anteriormente mencionado,
feldespato (difracción 3,20 Á) y gibsita
(difracción 4,85 Á).
Los diagramas de rayos X de un hori zonte superficial de uno de estos perfiles se
dan en las Figs. 1 y 2. En los diagramas de
los A.O. (Fig. Ib) aparecen difracciones de
10,04 y 7,18 Á muy intensas y difracciones
a 14,01 y 11,77 Á de mucha menor in tensidad que las dos anteriormente comen tadas. El tratamiento con etilenglicol no
modifica las difracciones de 14 Á ni de
11.77 Á (Fig. 1c), lo que desecha la
presencia de esmectitas. La solvatación con
DMSO produce un hinchamiento de la di fracción de 7,18 Á a 11,18 Á (Fig. Id), lo
que indica que esta difracción de 7,18 Á se
debe a caolín. Las difracciones de 14 y
11.77 Á desaparecen tras el calentamiento
de 550 ”C de la muestra saturada en Mg++
(Fig. 2a), lo que desecha la presencia de cío rita, quedando el pico de la difracción de 10
Á abierto hacia espaciados altos. La satura ción en K+ y posterior calentamiento a 110
°C (Fig. 2b) hace que desaparezca la de 14
Á y disminuye a la de 11,77 Á, pero
quedando una muy abierta a la difracción de
10 Á, por lo que no se desecha la presencia
de aluminio interlaminar. La extracción de
aluminio con ditionito-citrato y posterior
saturación de la muestra con Mg++ produce
en los diagramas de A.O. (Fig. 2c) una lis minución de las difracciones a 11,77 Á e
92
J. L. PEREZ, P. RODRIGUEZ, C. MAQUEDA, A. VALERO, J, L. MUDARRA, R. JIMENEZ
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28
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20
Figura 1. Diagramas de rayos X de la
fracción arcilla del horizonte superficial de
un suelo inceptisol. a) polvo, b) A.O., c)
A.O. + E.G., d) A.O.-+ DMSO.
Figura 2. Diagramas de rayos X de A.O. de la
fracción arcilla del horizonte superficial de
un suelo inceptisol. a) calentada a 550 °C;
b) saturada en K+ y calentada a 110 °C; c)
extraída con ditionito-citrato y saturada en
Mg++; d) ídem.; c) saturada en K+ y
calentada a 110 °C
MINERALOGIA DE LA FRACCION ARCILLA DE ALGUNOS INCEPTISOLES Y ALFISOLES, ETC.
incremento en intensidad de la de 14 Á. La
saturación con K+ y posterior calentamiento
a 110 °C de la muestra extraída con ditionito-citrato (Fig.2d) produce la desapa rición de las difracciones por encima de 14
Á, quedando bien definida la de 10 Á.
De todos los datos expuestos se deduce
que los horizontes superficiales de estos
suelos están constituidos por ilita y caoli nita predominantemente, estando presente
en pequeña proporción vermiculita, interes tratificado vermiculita-ilita y vermiculita
alumínica.
El resto de los horizontes de estos
perfiles presentan una composición similar
al anteriormente descrito, sólo se aprecia un
pequeño incremento en las proporciones de
vermiculita, interestratificado ilita-vermicu lita y vermiculita alumínica al descender en
los perfiles.
El suelo Xerochrept Lítico, también in cluido en el orden inceptisol, está consti tuido por ilita y caolinita, estando presente
también en el horizonte B algo de vermi culiia.
El análisis térmico diferencial de una
muestra de un horizonte de estos suelos se
da en la Fig. 3. En la muestra sin eliminar
materia orgánica (Fig. 3a) se presenta un
efecto endotérmico a 110 °C, correspon diente a agua adsorbida, seguido de dos
efectos exotérmicos a 350 y 420 °C debido
a oxidación de materia orgánica. El análisis
térmico diferencial realizado en las mués tras, tras eliminar la materia orgánica (Fig.
3b), presenta un efecto endotérmico sobre
350 °C, que pueden atribuirse a la presencia
de óxidos hidratados de hierro y/o aluminio.
El resto de los efectos térmicos que apa recen corresponden con el de los materiales
ilíticos y caoliníticos determinados por
rayos X (Mackenzie, 1970).
Al microscoipo electrónico de barrido
estas muestras no presentan morfologías ca racterísticas de minerales del grupo del
caolín bien cristalizados. Una visión gene ral de una de estas muestras se puede obser var en la fotografía n.Q1.
Se aprecia gran multitud de láminas sin
morfología definida, el análisis químico de
este campo, realizado por energía dispersiva
de rayos X, indica que están constituidas
93
Figura 3. ATD de la fracción arcilla del
horizonte superficial de un suelo inceptisol.
a) Natural; b) eliminada materia orgánica.
Foto 1
por Si, Al, K, Fe y Ti. El cristal que
aparece en el centro de la fotografía, con
forma circular, está constituido sólo por Ti.
En la fotografía n.a 2 se observa un campo
en que algunos cristales están costituidos
sólo por Si y Al. por lo que corresponden
con caolinita, mientras que otros cristales,
que aparecen en la foto con un color más
oscuro, están constituidos sólo por Al. El
análisis químico de los cristales que se
observan en la fotografía n.s 3 coinciden
con caolinita.
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J. L. PEREZ, P. RODRIGUEZ, C. MAQUEDA, A. VALERO, J. L. MUDARRA, R. JIMENEZ
intensas, así como otros órdenes correspon dientes a estas difracciones. El espaciado de
7,18 Á hincha completamente con DMSO
(Fig. 4c). Estos datos están de acuerdo con
la presencia en esta muestra de ilita y caoli nita, con proporciones superiores del pri mero según estimaciones semicuantitativas.
Al descender en el perfil se encuentra un
aumento en la proporción de caolinita, lie gando a ser predominante, estando la ilita
en proporción baja (Fig. 5). En uno de los
perfiles también se han detectado indicios de
vermiculita. En las muestras más caoli níticas se han determinado los índices de
cristalinidad de Hinckley (1963), presen tando valores de cristalinidad baja.
!
Foto 3
Dos de los perfiles de los suelos alfi soles (P-18 y P-20) tienen una mineralogía
diferente a lo largo del perfil, presentando el
tercero de los estudiados (P-23) una mine ralogía similar en los distintos horizontes y
Dos de los perfiles de los suelos alfi soles (P-18 y P-20) tienen una mineralogía
diferente a lo largo del perfil, presentando el
tercero de los estudiados (P-23) una mine ralogía similar en los distintos horizontes y
parecida a la de los inferiores de los otros
dos perfiles.
En la Fig. 4 se dan los diagramas de
polvo y agregados orientados de la fracción
arcilla, sometidas a distintos tratamientos
de un horizonte superficial. En el diagrama
de polvo (Fig. 4a) se observan difracciones
a 10,04, 4,99, 4,43, 3,33 Á, etc., atri buibles a ilita, así como a 7,18, 4,43, 3,57
Á de caolín. Los diagramas de A.O. de esta
muestra saturada en Mg++(Fig. 4b), pre sentan difracciones a 10,04 y 7,18 Á muy
2 9
Figura 4. Diagramas de rayos X de la
fracción arcilla del horizonte superficial de
un suelo alfisol. a) Polvo; b) A.O.;
c) A.O. + DMSO.
MINERALOGIA DE LA FRACCION ARCILLA DE ALGUNOS INCEPTISOLES Y ALFISOLES, ETC.
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La observación al microscopio electró nico muestra una morfología laminar, sin
aparecer cristales de caolín bien cris talizados. En la fotografía n.fi 4 se puede
observar una visión general de una muestra
de un horizonte superficial que está cons tituida químicamente por Si, Al con algo de
K y Fe, aunque muchos de los cristales
presentes estén constituidos sólo por Si y
Al, confirmando la presencia de caolín
(cristales más claros del centro de la foto grafía).
Foto 4
IV. Discusión General
2e
Figura 5. Diagramas de rayos X de la
fracción arcilla del horizonte inferior de un
suelo alfisol. a) Polvo; b) A.O.;
c) A.O. + DMSO.
En función de las determinaciones ante riores, se puede afirmar que en los suelos de
orden inceptisol, el Xerochrept Lírico, P21 , está constituido en su fracción arcilla
por ilita, caolinita y algo de vermiculita en
el horizonte B y los Xerochrept Típico por
ilita y caolinita, alterándose la ilita a
interestratificado ilita-vermiculita, vermi culita, vermiculita con aluminio interla minar, incrementando estos productos de
alteración al descender en el perfil. Las con diciones de pH de estos suelos pueden
evolucionar la arcilla en la secuencia micailita-ilita vermiculita-vermiculita-vermiculi ta alumínica.
En los suelos alfisoles, los P-18 y P20 , se presenta una variación mineralógica
a lo largo del perfil, estando constituidos
los horizontes superficiales por ilita y cao linita y algo de vermiculita, predominando
el primero de los minerales mencionados. A
lo largo del perfil se aprecia un cambio
mineralógico, con un predominio de caoli nita, llegando a quedar la ilita en muy baja
proporción. Este cambio mineralógico, sin
que se produzca alteración de ilita, sugiere,
no una evolución del suelo, sino un aporte
de un suelo sobre otro original.
El otro perfil alfisol estudiado, P-23,
tiene cierta similaridad con los horizontes
inferiores de los perfiles anteriormente co mentados, P-18 y P-20.
96
J. L. PEREZ, P. RODRIGUEZ, C. MAQUEDA, A. VALERO, J. L. MUDARRA, R. JIMENEZ
Agradecimiento
Los autores agradecen a la Comisión
Asesora de Investigación Científica y Téc nica la ayuda económica para realizar este
trabajo, a través, del proyecto n.fi 3522.
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