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MORFOLQGIA, PROPIEDADES, GENESIS y CLASIFICACION
de
SUELOS SOBRE ARCILLAS Y ARENISCAS TRIASICAS DEL VIAR.
por Clccento Baños Morono.
Visado on Sevilla El FebroroCatedrático^ de^1972 Director
Trabajo presentado para aspirar al (Sección grado dedo LiconciadoQuír,icas). en Ciencias Sevilla F0broro 1972.
Fircado:Francisco Gcnzález Garcia Firmado: Catedrático de Química Inorgánica Cleconte BaBos Moruno. de la Facultad de Ciencias •
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MOFOLOGIA,PROPIEDADES,GENESIS y OLASIFIOAOION
DE
SUELOS SOBRE AROILLAS y ARENISOAS TRIASIOAS DEL VIAR
por Cl.emente Baños Moreno
Trabajo presentado para aspirar al Grado de Licenoiado en Cien~ cias(Secci6n de Qfmicash reali- tedráticozado^ ba~o^ lade direQoi6n~]imjoa Inorgánioa^ del^ Oa- de la Universidad de Sevilla,Don Franciscodeseo expresar González mi gratitudGarcia,a y quien respeto.
Febrero 1972
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INDICE
INTRODUCCION pago
•••.•• .,. • • •. • • •. • • • • • • • • • • • • •• ... • •• 1
~nesis,evoluoión y propiedades del suelo. 1
Granulametría y mineralogÍa del suelo •••• 5
Minerales de la fraooión aroilla ••••••••• 6
Mioromorfolog!a del suelo ~ ••••••.••••••••• 14
Sistemátioa de Brewer ••••••••••"•••••••••• 16
Olasifioaoión de suelos •••••••••••••••••• 23
Clasificaoión franoesa ••••••••••••••• 24
Faotores eoológioos de los suelos de la '
Quenas de1 Viar ••••.••••••••••••••••••••• 26
METOnoS EXPERIMENTALES
Mátodo para la desoripoÍlln de perfiles ••• 35
Preparaoión de muestras:
Seoado y tamizado ••••••••••••••••••••• 36 Eliminaoión de materia orgánica ••••••• 36 Eliminaoión de oarbonatos ••••••••••••• 36
Determinaoiones químioas generales:
pH ............................ , •••••••• 37 Carbonatos ••••••••.••••••••••••••••••• 37 Carb ano •••••••••••••••••••.••••••••••• 37 Materia orgánioa ••••••••••••••.••••••• 37
Nitrógeno orgánioo •••••••••••••••••••• 37
Capacidad de oambio oationes de cambio '
y grado de saturaoi6n ••••••••••••••••• 38
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Determinaciones f!sioas:
pág.
Humedad ••••••••••••••••••••••••••••••• 40 Análisis meoánico •••.•.•.••••••••••••• 40 Métodos empleados en el' estudio de los minerales de la arcilla: A.T.G ••••••••••......•....•.•.••.•••• 41 A.T.D ................................. 44 Diagramas de difraooión de rayos X ••• 46 Preparaoión de láminas delgadas para el estudio mioromorfológioo ••••••••••••••••• 47 RESULTADOS EXPERIMEnTALES y COMEnTARIOS Plano de situaoión de los suelos ••••••••• 50
Desoripoión de los perfiles •••••••••••••• 51
Determinaoiones qu!m1cas genorales y análisis meoánioo •••••••••••••.•••••••••• ;e Análisis t~rmioo direncial y gravim6trico.
Difraooión de rayos-X •••••••••••••••••••• 71
Estudio mioromorfológioo ••••••••••••••••• 79 DISCUSION GENERAL.. • • • • •. •• • •• •••• • • ••• • • •• •• ••. 85 CONOLUSIONES •.•••••••••••••••••••••••••••••••••• 90
BIBLIOG.RA.FIA ..................................... 94
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Se ha realizado U!l estud:i.o de las características morfológicas, físicas, químicas y mineralógicas de suelos so- bre areniscas triásicas de la cuenca media y baja del rio Viar, en orden a conocer sus propiedades e interpretar la génesis y clasificación de los mismos. Se pretende con ello aportar nue- vos datos al conocimiento existente sobre suelos de Andalucia Occidental. (15), (38), (39).
Géne sis .. evolución y pro pie dadeJLge 1 sue ;Lo Pa rtiendo del concepto edafol ó gico de suelo como en- te dinámico y complejo, la interpretación de su génesis requie- re el estudio de los agentes for=dores, de las propiedades y de los procesos de fo r mación. Se cons i deran agentes formadQres: La roca madre, ma- terial originario constituído por una ~ oca o sedimento, que contiene unos minerales y presenta un~ estructura definida. El clima, C!l.racteri~ado fundamentalmente por la temperatura y por la humedad -pluviosidad, La. 'Lopogr r.,f:l.a., factor de menor im- portancia, ex c epto cuando es muy act: s n do. Los organismos, espe- cialmente ve ge t a Jes, por los p r o ducto:~ que aoumulan y por la descomposició n de los mismos, a s í co~o pequeños animales. El tiempo, fa c tor 11e ce sario pu ra que se de sarrolle,:. los pro ce- sos edafo^ • €p:::o";^ t"^ •^ :;•,'.: J:Ju J e nny (31) s e ocupó det ~ :li cl amc11te deJo estudio genéti- co del suelo co nsid 'O' rando 108 :::'ac ' ¡' :l T.'d ~ de formación. Reciente-
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mente el estudio de los p,!:,?cesos edafogenéticos ha adquirido una g~an importancia. Del esquema simple: Factores ecológicos ~ ~ Propiedades del suelo, se ha pasado al más complff~o: Fact~ res ecol.Qgicos.....:,.. Procesos gan 6 ticos -,;. Propiedades. En definitiva, estos procesos son los responsables de las propiedades que los suelos adquieren en su génesis y evolu- ción. D.lchaufoul' ( 1 4) resume en tres los asp'Jctos generales de la é,1óÍnesis y evolucj. 6n del suelo: 1 2 , alteración progresiva de le roca madre; 2 2 , aumer..to en el contentdo de materia orgánica; 3 2 , desp l azam:i.ento de elementos solubles y coloidales de un punto a otro del pc rfil. Coincidien- do en líneas gene r ales con est o esquema, para otros autores (1), (2), los procosos gene ra2 .es de la formación del suelo son: d ~ 1integracjón fisic!:!, que se traduce en una disminución del ta- maño de las rart~. cula o , lo cual facilita e l posterior ataque quí- mico; atagl~ químico y procesan biQ!Luí.IEi.c0'3 , que consiguen caro- bia s en la composición qll.~. mica del mater~.al originario, mediante h ·J.d ratación, óx i do-reducci¿'n, hidrólj.si E' etc. ; y, transporte y e. cEIDulaci ón de s ustancias: el pr .J ce¡;o dc formación del suelo con- ti nua perma nenteme nte a l a vez :J- po:cter~ or al ataque químiCO, por la acc i ón dC) 10 s :2. ct Ol' :3 El c J.i mátic0 8 , produci e ndo U.!1a ser~.e de mo viliz a ci one s y a CUl: .lü¡: ciones de Eluot anc ia3. Pueden ser acumula- cio nes ~ CE:. :. ':)::J· p. :. ~'. ) o ~te de compu.estoEl ::' avado El desde otros hori- zon te s ( ma teria húmica , sílice, hierro, etc.) o acumulaciones re- l a t iv a s, po~ la7ados de sustancias dentro del mismo horizonte.
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Por su especial alcance y significación, a continua- ción se exponen algunas consideraciones sobre la naturaleza y constitución de la fracción coloidal mineral, y sobre el estu- dio micromorfológico de los suelos.
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Granulometria y mineralogia del suelo El proceso de desarrollo del suelo, desde un punto de vista mineralógico y granulométrico, se puede esquematizar así: la roca madre se desagrega convirtiéndose en arena más o menos gruesa, según el grado de alteración, de composición aná loga al material de partida (minerales primarios); la arena se convierte en limo - menor calibre - por ataque físico y químico. Una mayor intensidad de la altoración determina la formación de arcilla - fracción coloidal -,constituida funda- ment~nte por productos de nueva formación (minerales secun- darios). La arcilla comprende (^) I minerales (^) , propios - - y carbonatos, óxidos e hidróxidos de hierro, aluminio, etc : Es bien conocida la importancia que tiene el estudio de los minerales de la arcilla por la influencia de estos en las propiedades físicas y químicas del suelo.
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En ~ imposibilidad de realizar un estudio exhaustivo de cada uno de los minerales de las arcillas, se describen a co!!, tjnuac~_ : r. loa identificados en los suelos que nos ocupan. Minerales del grupo del caolin.- Son silicatos con re- des de dos capas. En este grupo se incluyen ~inerales como nacri :a. cii:J k :' ta, ca o,l:!.nite, anauxita, haloisita, metahaloisita y al- ')ltl ': ::' :nás que pre ;· e ntan ciertas analogÍas con la serie (23). La ce,olir!Í ta e s el minel'al más importan te de 1 grupo, b at::.nd c. .... 0 • .1.1.^ ...........^ .J^ .Lo^ t; "....^ J..Q_(^ -^ .... ::;u lámina o célula elemental por una capa de -v o- crueé'.r' os silicio--oxigono con otra superpuesta de octaedros A2.--0 ,-OH , como puede apreciarse en la figura 1 de la que se ded)! ce la sigu~ _ el1te fó:-mula Si4-Al4-010(OH)8. Las láminas son elGctri camente ll.. utrae por estar equili~radas las cargas positivas per tenecientes a los iones .'1.1-1-+-1- y Si 4 -1- por las cargas negativas corro:; s ro:ldiente s a los oxígenos e hidroxilos, disponiéndose :;;lara : élaEen~e, d" wanera C:'.le existen enlaceo de E entre los mr de U!m d (;j Gll8.a ~. log o~d.é>¿¡nos de la lámina veci"la. La unión es, p::1' r.:rnl8 i. guie 11 te , muy fuerte, la exfoliación no es fácil y el espa t,; io intel'laminar 110 es accesible al agua "".i a cationes ex- t :r 8,!':;o y, si a veuas presenta alguna deshidra t ación, es debida a. in-i;eracciones con otros minerales. La diferuncia entre los di.§!. tin'~os m.i.nerales del grupo estriba en ligeras variaciones en le. fo:-ma de ::;v.perpone!'se las láminas elem(3ntaJ.es comunes a todos elloa, con lo que varía la simetría cristalina y otrao propie- dades o
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SO/~I7/S o • (^) S07/XOtlO /H e SON39/XO o
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O/NIWn7't • S01/XOIiD/H^ @
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O/S't.lOd o SON3fJ/XO o (^) (
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Como la carga negativa de las láminas es bastante fuer- te, la unión interlaminar que se realiza por interacción electros- tática con los iones x+ es muy robusta, por lo que el espacio in- terlaminar es inaccesible al agua y líquidos dipolares, si bien el silicato resulta exfoliable en esa dirección. Los i~nes pota- sio no son, por tanto, cambiables y la pequeña capacidad de cam- bio de las micas pulverizadas se debe a las valencias libres de los planos de fracturas de los cristales. El espacio basal es fijo e invariable con un valor de 10 A Y el contenido medio de potasio es del 12% expresado como K20. Desplazamientos de las dos capas de tetraedros de la' misma lámina se repite en láminas sucesivas y determinan el án- gulo monoclínico de las micas. Dicho desplazamiento es igual a 1/3 = 1,7 A Y puede ocurrir en cualquiera de las tres direccio- nes de 1202. La combinación variada de estos desplaZamientos da lugar al conocido poli tipismo de las micas, cuyas diferentes cla- ses se manifiestan por repeticiones distintas de posiciones idén- ticas cada dos, tres o seis láminas (frecuencia de empaquetamien- to), cambiando con ello la simetría del cristal, pudiendo ser mo- noclínico, triclínico e incluso trigonal. La diferenciación de forma poli típica de las micas a partir de los diagramas de rayos X no 9S problema fácil, pero puede realizarse estudiando detenidamente las difracciones entre
4,4 y 2,6 A.
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na, como antes seBalábamos. El exceso de carga negativa en la lámina de ilita, apro- ximadamente 1/3 unidades, se reduce a 0,67 en las montmorilloni- tas por célula elemental. La causa de esta diferencia se debe a que en las ilitas las sustituciones de Si4~ por A13~ se producen en la capa te traé drica , mientras en la montmorillonita ocurre en ) la capa octaédrica. En la montmorillonita la unión interlaminar es considerablemente más débil que en las ilitas, por lo que la totalidad de los cationes interlaminares resultan cambiables y la capacidad de cambio alcanza valores muy altos, estando, por lo @9neral, saturada de Ca++, Mg~~, Na+, etc. Posee muy poco potasio y SU hidratación es bastante mayor que la de las ilitas. Por transformación de las ilitas, con pérdida de pota- sio y creciente hidratación, cabe esperar la formación de térmi - nos intermedios ilita-montmorillonita, cubriéndose asi el amplio ) intervalo micas-montmorillonitas. Gon~ez Garcia y Paneque (22) han seBalado la existencia, en suelos de Ecija, de minerales de esta clase. De todo ello se deduce que el estudio de la ilita ha de hacerse ineludiblemente en estrecha relación con los minerales del grupo a que pertenecen.
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14 '1.
Micromorfo10gia del Suelo La Micromorfo10gia estudia microscópicamente los consti- tuyentes del suelo, no sólo en su aspecto descriptivo, sino tam- bién las leyes y procesos que originan las formas de estos consti- tuyentes y sus ordenaciones. La observación de los componentes del suelo y su organización marca un nuevo paso en los estudios eda- fo1ógicos, porque los constituyentes más importantes y los fenóme- nos más decisivos ocurren a nivel microscópico. La importancia de la micromorfo10gia radica en que per - mite estudiar el suelo, no como suma de propiedades de cada una de sus partes, sino como unidad edafo1ógica, arrojando mucha luz sobre su feno10gía, estructura, mineralogÍa, biología, dinámiGa, ~ etc., características éstas de gran transcendencia para el cono- cimiento científico de los suelos. Kubiena, que venía empleando el microscopio de una forma sistemática en SUs trabajos, publica en 1938 el libro "Micropedo gy" (35), siendo el primer tratado de microscopía del suelo. En él, y basándose en sus propiedades físicas y fisico-químicas, di- vide los constituyentes del suelo en dos grupos fundamentales: sustancias que constituyen el esqueleto y sustancias que integran el plasma. En el primer grupo considera los constituyentes más es- tables en sus características físicas y químicas como son, granos minerales y restos orgánicos mayores que 2 micras. El plasma está formado por los constituyentes inestables que pueden cambiar de posic i ón en el perfil, pudiendo vari a r sus propiedades física s y
