Mineralogy and geochemical signatures as indicators of differential weathering in natural soil profiles from the West Asturian-Leonese Zone (NW Iberia)

Mineralogía y firmas geoquímicas como indicadores de meteorización diferencial en perfiles de suelos naturales de la Zona Asturoccidental Leonesa (NW de Iberia)

Este trabajo presenta resultados mineralógicos detallados junto con una caracterización geoquímica para una secuencia de seis perfiles de suelos naturales. Se caracterizaron muestras de rocas (serie R) y muestras de suelos suprayacentes (serie S). Los perfiles de suelo se distribuyen en una serie de unidades litológicas paleozoicas de edad desde el Ordovícico inferior hasta el Carbonífero superior (Macizo Ibérico, NW de Iberia). Se ha estudiado la influencia litológica en las propiedades mineralógicas y en la composición geoquímica y cómo puede ocurrir una alteración diferente en los perfiles bajo condiciones templadas y ácidas muy similares. Las observaciones de campo junto con los análisis de laboratorio fueron indicativos de alteración diferencial. Por lo tanto, se aplicaron una serie de índices químicos de meteorización y algunas relaciones seleccionadas para aclarar esta suposición. La mineralogía se analizó mediante microscopía electrónica de barrido (SEM-EDS), difracción de rayos X (XRD) de muestras de polvo de roca y agregados orientados del suelo. Se aplicaron espectrometría de fluorescencia de rayos X (XRF) y espectroscopia de masas de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) para analizar la composición química. Los primeros resultados mostraron cómo los elementos mayoritarios, SiO₂, Al₂O₃ y Fe₂O₃, ligeramente enriquecidos en los perfiles de suelo, son consistentes con la mineralogía dominante: cuarzo, clorita, moscovita y/o ilita, junto con caolinita y albita. Las bases K₂O, Na₂O, CaO y MgO también son coherentes con la composición mineral y experimentan poca variación, pero se eliminan gradualmente en los perfiles. La movilidad de los elementos mayoritarios lleva a una pérdida general de bases y, en general, un ligero enriquecimiento en sílice y sesquióxidos. El SiO₂, primero se acumula en los suelos y se pierde parcialmente por disolución en forma coloidal. El Al₂O3, en algunos suelos es ligeramente menor que en las rocas, por lo que se espera que parte se pierda también en forma coloidal o tengan lugar otros procesos físicos que involucran la remoción de la arcilla, con la consiguiente pérdida del aluminio también. Se ha dado un énfasis especial a la presencia de albita que coexiste con la caolinita; en primer lugar, se supone que se heredó directamente de los materiales originales en los que está presente, pero finalmente el índice PIA muestra que se debe principalmente a la alteración de las plagioclasas. Las mejores correlaciones para explicar esta alteración de la albita y el progreso de la caolinita, se obtuvieron con los índices químicos PIA, CIW, CIA y la relación Al₂O₃/Na₂O, que junto con firmas mineralógicas, sugieren que la caolinita es el resultado de la disolución gradual debido a la hidrólisis ácida de la albita en dichos ambientes ácidos, que también puede ser atribuido a la influencia de la materia orgánica.

Introducción

Los procesos que controlan la alteración de los minerales primarios dependen de la movilidad relativa de algunos componentes principales (Anderson & Hawkes, 1958; Johnson et al., 1968; White et al., 2001; Anderson et al., 2002; White & Brantley, 2003; Wilson 2004; Meunier et al., 2007; White & Buss, 2014). Básicamente, la relación genética única entre el suelo y el material parental a través de los perfiles ayuda a comprender el papel de la meteorización de las rocas y la formación del suelo.