Aragonito y calcita en las rocas, suelos y horizontes endurecidos

¿Y por qué escribo este post? ¡Ahhhh: si..!. De pequeño me encantaba coleccionar minerales que recogía en el campo. Por las serranías de Alicante (España) descubrí una cantera en la que afloraban las margas del Keuper y las areniscas del Bunter (periodo Triásico), un filón para recolectar cristales diminutos, que a la postre resultaron ser de aragonito o flor de hierro.  También es cierto que me encuentro un poco frustrado por no poder escribir sobre mineralogía de los suelos. Curioso, a penas recuerdo la información de las asignaturas que me resultaban fáciles de aprender durante mi formación infantil y académica (como lo química), por el empeño en luchar contra mis límites cognitivos. Es decir aquellas materias en las que siempre suspendía y que, finalmente, contra todo pronóstico, forman ahora parte del núcleo de la especialización científica en la que trabajo. Y un día descubrí la nota de prensa que os reproduzco al final del post La calcita y el aragonito son dos minerales de carbonato cálcico muy abundantes en ciertas rocas y suelos poco evolucionados y/o de ambientes áridos. Se trata de cristales de fácil alteración biogeoquímica y que suelen desaparecer en la matriz edáfica, especialmente bajo climas húmedos, en el transcurso de la génesis hacia suelos evolucionados. A la postre, los ingredientes de este mineral formarán parte de los carbonatos que primero daría lugar a la formación de un  horizonte cálcico o petrocálcico y finalmente serían exportados del perfil  en los edafotaxa muy viejos.

aragonino-fuente-aragonito-fuente-blog-profetacuentalabiblia-blogspot

Aragonito. Fuente: blog profetacuentalabiblia.blogspot

La noticia de hoy nos habla de las reacciones químicas mediante los cuales el aragonito (menos estable), se trasforma en calcita. Ambos cristales también forman parte de los cementos de ciertas rocas y ¿quizás? de los mentados horizontes endurecidos, como los petrocálcicos.  El proceso de la transformación del aragonito a calcita ya era conocido desde hace decenios. Lo que más llama la atención del estudio, deviene en la metodología y el lenguaje, muy diferente al que se utilizaba hasta hace una o dos décadas. Ahora abundan las investigaciones en las que se abordar estos temas desde la perspectiva de los nanopartículas, ampliando nuestros conocimientos y mutando de paso la manera de entender la mentada mineralogía. ¡Compruébenlo ustedes! Recordaremos hoy las propiedades de los cristales mentandos, como también algunas dudas que padezco sobre el tema en lo que concierne a su rol en los procesos edafogenéticos. El aragonito resulta ser un mineral que también abunda en las rocas alteradas por procesos hidrotermales, y como corolario en los suelos derivados de ellas.  Y aquí me surge la primera duda (…). Adelantemos que el segundo interrogante estribaba en su posible presencia en los horizontes endurecidos, ya fueran calicretas o incluso bauxitas y ferricretas (…)

 calcita-fuente-kaiajoyas

Calcita. Fuente: Kaia Joyas

 A la pregunta acerca de si el aragonito se encontraba en el origen de muchos horizontes endurecidos en ambientes desérticos, áridos o semiáridos, la respuesta fue afirmativa. Como en el caso de las calicretas, entre otros.

A lo largo de los años he observado varios depósitos rocosos altamente meteorizados por procesos hidrotermales en rocas metamórficas. Los suelos muy antiguos (Mioceno/ Plioceno) a los que dieron lugar, en la zona de estudio de mi tesis doctoral (Sierras de Ayllón, Sistema Central, España), atesoraban rasgos plínticos y ocasionales ferricretas. Sin embargo, a pesar de tener una naturaleza ácida, en alguna ocasión poseían (a tres o cuatro metros de profundidad) horizontes  cálcicos.  Tal hecho me desconcertaba, en vista que las rocas colindantes al afloramiento hidrotermal eran de naturaleza ácida (pizarras esencialmente aunque también cuarcitas). La pregunta del millón es: ¿podría proceder tal horizonte rico en carbonatos de la alteración del aragonito (bajo climas cálidos y húmedos u otros subsiguientes más secos) de aquellos periodos geológicos en los que se formaron los profundos perfiles de suelos mentados. Personalmente desconozco la respuesta. Eso si, he encontrado algunas páginas Webs como esta en donde se habla de la formación de bauxitas y el aragonito, pero pinchar también aquí.

Del mismo modo, si aragonito y calcita forman parte de la matriz que agrega los granos de ciertas rocas, ¿podrían también aparecer en los horizontes endurecidos de los suelos de naturaleza salina/carbonatada?. Como podrá observarse en algunos de los enlaces, tal posibilidad es viable.

 Reitero que no soy experto en el tema, por lo que se trata de meras conjeturas, avaladas “en parte” usando buscadores de Internet y los vocablos en inglés, debido a la lamentable falta de contenidos con información científica en lengua castellana que padece la denominada Red de Redes. Eso si, este sistema de rastreo permite detectar con cierta facilidad tal tipo de relaciones. El siguiente paso consiste en leer detenidamente la información y filtras la calidad de la misma. Francamente no tengo tiempo. Empero el tema ahí está. Vayamos pues a describir estos minerales, su formación/alteración, presencia en los suelos, etc.

Juan José Ibáñez

Calcita

(sobre propiedades del aragonito o flor de hierro pinchar en la propia palabra)

Suelos

Calcita, dolomita y aragonito son minerales característicos de las fracciones limosas y arcillosas de los suelos jóvenes de todo el mundo (…), principalmente en regiones áridas donde el déficit de agua impide su disolución y lavado hacia capas profundas. En estas condiciones frecuentemente se desarrollan horizontes cálcicos ricos en calcita que al endurecerse pueden limitar el desarrollo radicular de las plantas

Minerales carbonatados

Usos: En el ámbito agronómico los minerales carbonatados se emplean con frecuencia como abono en suelos ácidos, y como enmienda en condiciones salinas para paliar problemas de toxicidad y/o baja estabilidad de los agregados. Con ellos se regula la acidez y salinidad de los suelos. En otros aspectos, también se usan para ornamentos (aragonito), y asociados a las arcillas para la fabricación de cemento.

Ambiente de formación: Los minerales carbonatados aparecen asociados a diferentes tipos de rocas. La calcita el más abundante y aunque destaca especialmente en las rocas sedimentarias, también es muy común en las metamórficas y en filones de origen hidrotermal; raramente se presenta en rocas volcánicas y plutónicas, aunque hay rocas ígneas (carbonatitas) en las que la calcita es un mineral primario esencial. La dolomita puede formarse por metasomatismo magnesiano de rocas calcáreas, como mineral filoniano hidrotermal asociado a galena, blenda, pirita, fluorita, calcita, barita y siderita. Es un mineral típico de ambientes sedimentarios donde se puede formar por procesos muy variados: por precipitación directa a partir del agua del mar o de lagos; en ambientes evaporíticos junto a yesos y otras sales; por sustitución del calcio por magnesio durante la diagénesis tardía, y de origen bioquímico y detrítico. (…). La génesis del aragonito es muy variada y aparece como mineral diagenético en materiales evaporíticos triásicos; en rocas esquistosas con carbonatos; en rocas afectadas por hidrotermalismo; y en yacimientos metálicos diversos

El aragonito o aragonita es una de las formas cristalinas del carbonato de calcio (CaCO3), junto con la calcita. Puede encontrarse en forma de estalactitas, y también en la concha de casi todos los moluscos y en el esqueleto de los corales. Entre las variedades del aragonito destaca la llamada flos-ferri (flor de hierro), que se asemeja a un hermoso coral.

El par aragonito/calcita fue el primer caso de polimorfismo mineral reconocido. Esto quiere decir que ambos tienen idéntica composición química, pero diferente estructura cristalina. Debido a esta diferencia, el aragonito es más soluble en agua que la calcita e inestable a temperatura y presión ambientes. De hecho, para periodos geológicos de tiempo (de 10 millones a 100 millones de años), el aragonito tiende a transformarse en calcita. Esta última propiedad puede usarse para determinar la edad de ciertas formaciones rocosas. (..)

Aragonito y calcita son componentes comunes de las rocas carbonatadas. En cuanto a las aplicaciones del aragonito, son muy limitadas debido a la inestabilidad del mineral. El aragonito sólo suele usarse como piedra ornamental o de coleccionismo. La transformación entre el aragonito en calcita y viceversa ha sido ampliamente estudiada.

Calcita

La mejor propiedad para identificar a la calcita es el test del ácido, pues este mineral siempre produce efervescencia con los ácidos. Puede emplearse como criterio para conocer si el cemento de rocas areniscas y conglomerados es de calcita.

Calcita

Sus cristales se encuentran en la mayoría de los depósitos sedimentarios geológicos o bien como mineral de sustitución formado posteriormente en muchos otros ambientes, aunque lo más común es que aparezca sin ser visibles sus cristales como material masivo formando rocas calizas, donde es el componente fundamental y casi único mineral de esta roca.

Como depósito sedimentario de tipo químico mediante evaporación de soluciones muy ricas en bicarbonato cálcico forma la caliza química, aunque también puede formarse por la actividad de los organismos marinos que forman sus conchas de carbonato cálcico y al morir sedimentan éstas dando lugar a las llamadas calizas organogénicas.También puede sufrir metamorfismo regional o de contacto y transformarse en mármol por recristalización de la calcita, y rara vez forma rocas ígneas (carbonatitas). También es un mineral común en filones hidrotermales de baja temperatura, asociada a sulfuros. En las cuevas de paisajes cársticos se forman depósitos de calcita muy característicos, las llamadas estalactitas, estalagmitas, columnas, travertinos, etc.

aragonito y calcita:  Wikipedia fragmentos:

La calcita es un mineral de la clase 05 de la clasificación de Strunz, los llamados minerales carbonatos y nitratos. A veces se usa como sinónimo caliza, aunque es incorrecto pues ésta es una roca más que un mineral

 Un estudio del CSIC determina cómo el aragonito se transforma en calcita

Una investigación realizada en el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha logrado determinar experimentalmente cómo el aragonito se transforma en calcita. Estos dos minerales son la presentación más frecuente del carbonato cálcico, uno de los compuestos más abundantes de la naturaleza. El estudio, publicado en Crystal Growth & Design, describe los cambios que se producen en los átomos de carbonato cálcico, y cómo estos modifican las propiedades del compuesto.

FUENTE | CSIC; 06/11/2012

El aragonito y la calcita presentan la misma composición química, pero difieren en su forma de cristalización y en sus propiedades. Durante muchos años el proceso de transformación de uno a otro había sido una incógnita, que ahora se ha podido resolver gracias a los avances en microscopía electrónica de transmisión y al estudio realizado mediante el control del proceso de carbonatación de nanopartículas de hidróxido de calcio.

“A partir de este estudio hemos podido entender cómo los defectos de la red atómica presentes en los cristales de aragonito favorecen la reacomodación de los aniones de carbonato y los cationes de calcio. Esa nueva orientación tiende a producir una fase mineral más estable: la calcita“, explica la investigadora del CSIC Luz Stella Gómez, del Instituto de Geociencias, centro mixto del CSIC y la Universidad Complutense de Madrid.

Según este trabajo, los cambios en el ambiente, como la variación de la humedad y la incorporación de dióxido de carbono (CO2), quedan registrados en la estructura atómica. Así, en ambientes húmedos, la incorporación de CO2 y la salida de agua favorecen la aparición de defectos en la disposición de los átomos en los cristales de aragonito tras procesos de disolución y recristalización. “Cualquier modificación ambiental, e incluso el tiempo, afecta al carbonato de calcio e influye en las propiedades del material, en su durabilidad, provocando unas u otras consecuencias en función del campo de aplicación en el que nos encontremos”, añade Gómez.

APLICACIONES

El carbonato de calcio posee multitud de aplicaciones en diversos campos, como la medicina, la farmacología, la industria del papel y la construcción, entre otros. En la naturaleza su presencia está asociada a los procesos de biomineralización, la mayoría de las veces con el aragonito y la calcita como formadores del esqueleto de multitud de organismos.

“Dentro del campo de las geociencias el carbonato cálcico es bien conocido por su abundancia como componente de las rocas calcáreas; en paleoecología sirve como indicador de cambios climáticos y paleoclimáticos. Además, se encuentra asociado a la presencia de hidrocarburos y, dado su carácter adsorbente, es muy utilizado en tareas de remediación ambiental o como almacén de CO2″, concluye la investigadora.

L. S. Gómez‐Villalba, P. López‐Arce, M. Álvarez de Buergo, R. Fort. Atomic Defects and Their Relationship to Aragonite-Calcite Transformation in Portlandite Nanocrystal Carbonation. Crystal Growth & Design. DOI: 10.1021/cg300628m

Abstract del Trabajo Original

The defects in calcium carbonate polymorphs forming when portlandite nanocrystals are exposed to high relative humidity were directly observed and analyzed under high-resolution transmission electron microscopy. The findings provided significant insight into aragonite to calcite phase transformation mechanisms. The aragonite lattice exhibited stacking faults, the insertion of extra atomic planes into its normal sequence, and vacancies. These defects were shown to generate minor lattice translation of around 1/3d111aragonite or nanovoids 2d111aragonite or 3/2d020aragonite in size. The presence of both extra atoms and nanovoids suggests the involvement of crystallization/dissolution processes. Calcite phase nucleation transformation mechanisms were observed as a result of the rearrangement of CO32– anions in areas characterized by the disorder resulting from aragonite lattice dislocations. A series of dislocations, stacking faults, and modulated microstructures were identified in the neoformed calcite nanocrystals, more intensely after shorter than after longer exposure times.

Etiquetas: , , , ,

Si te gustó esta entrada anímate a escribir un comentario o suscribirte al feed y obtener los artículos futuros en tu lector de feeds.

Comentarios

Muy buena,simple y didáctica explicación además de las coordenadas en donde se puede seguir profundizando en el tema…mucho agradecería saber sobre la geoquímica y sus respectivos Ksp de este polimorfismo…ATTE…Pedro Chang

Esta transformación, pero al revés, de la calcita a la aragonita se usa también para el problema de las aguas duras. Los aparatos llamados inhibidores de cal utilizan esta tecnología para neutralizar la cal. Los cristales de aragonita tiene la propiedad de que no se adhieren ni a los materiales ni tampoco entre ellos. Por este motivo el carbonato de calcio (CaCO3) que es el culpable de las incrustaciones de cal se transforma en un polvo fino que acaba en el desagüe gracias a la propia corriente de agua que la arrastra.
Un saludo y muy buen artículo.

(requerido)

(requerido)


*