Petrography and application of the rietveld method to the quantitative analysis of phases of natural clinker generated by coal spontaneous combustion

Petrografía y aplicación del método rietveld al análisis cuantitativo de las fases del clinker natural generado por la combustión espontánea del carbón

Rocas piro metamórficas (clinker natural) de grano fino y coloración principalmente rojiza, compactas, y ligeramente brechadas a vesiculares están asociadas a la combustión espontánea de mantos de carbón de la Formación Cerrejón explotados por Carbones del Cerrejón Limited en la península de La Guajira (Región Caribe de Colombia). Estas rocas constituyen materiales inorgánicos remanentes derivados de arcillolitas, limolitas y areniscas originalmente asociadas con carbón y son esencialmente una mezcla compleja de diferentes constituyentes inorgánicos amorfos y cristalinos. En el presente trabajo, se llevó a cabo la caracterización petrográfica del clinker natural, así como la aplicación de la difracción de rayos-X de polvo (método de Rietveld) para el análisis cuantitativo de las fases minerales presentes de las rocas en estudio. El programa RIQAS fue utilizado para el refinamiento de perfiles de difracción de rayos-X de polvo, analizando la importancia de utilizar los modelos isoestructurales adecuados para cada una de las fases presentes, los cuales se obtuvieron de la base de datos Inorganic Crystal Structure Database (ICSD). Los resultados obtenidos en la presente investigación muestran que el método de Rietveld puede usarse como una poderosa herramienta en el análisis cuantitativo de fases en muestras policristalinas, lo cual ha sido un problema tradicional en el campo de las geociencias.

INTRODUCCIÓN

La combustión espontánea del carbón ha sido reportada en diferentes yacimientos de carbón del mundo (USA: Heffern et al., 1983, 1993; foit et al., 1987; Cosca et al., 1989; Heffern & Coates, 1997, Lyman & Volkmer, 2001; India: Prakash et al., 1997; Rumanía: Radan & Radan, 1998; Australia: Ellyett & Fleming, 1974; Nueva Zelanda: Lindqvist et al., 1985, China: Zhang, 1998; de Boer et al., 2001). Los incendios asociados a las minas de carbón, que se conservan en el registro rocoso como lechos de carbón quemados de volumen reducido y rocas pirometamórficas (clinker natural), representan catástrofes globales que pueden iniciarse por diversas razones y son responsables de enfermedades coronarias y respiratorias, de la muerte de personas y de la destrucción de ecosistemas, contaminando el aire, el agua y el suelo (Stracher, 2007).