Download Mollisoles desarrollados sobre metabasitas en la sierra de
Document related concepts
no text concepts found
Transcript
Scientific registration nº : 1191 Symposium nº : 15 Presentation : poster Mollisoles desarrollados sobre metabasitas en la sierra de carrascoy (se españa): estudio tipológico, mineralógico y genético Mollisols développés de métabasites dans la Sierra de Carrascoy (SE Espagne). Une étude typologique, minéralogique et génétique Mollisols developed on metabasites in the sierra de carrascoy (se, spain). A typological, mineralogical and genetic study FERNÁNDEZ Maria Teresa, FAZ Angel, ORTIZ Roque, GUILLÉN Francisco Departamento de Química Agrícola, Geología y Edafología. Facultad de Química. Universidad de Murcia. Campus de Espinardo 4021. Murcia. ESPAÑA. INTRODUCCIÓN En el sector suroriental de la Región de Murcia se sitúa la Sierra de Carrascoy perteneciente a las zonas internas de las Cordilleras Béticas y en la que están representados los complejos tectoestratigráficos Alpujárride, Maláguide y Ballabona-Cucharón (ENADIMSA, 1974). En esta sierra afloran principalmente rocas carbonatadas (calizas y dolomías), rocas con distinto grado de metamorfismo (pizarras, filitas, esquistos, mármoles, cuarcitas) y rocas ígneas básicas de tipo ofítico (diabasas) que son frecuentes en los dominios bético s tr. y subbético y que han sufrido metamorfismo en el primer dominio transformándose en metabasitas. El clima de la zona es mediterráneo, con una precipitación media anual entre 300-370 mm y una temperatura media anual que oscila entre 18-19ºC en la base y 12ºC en las cimas. El régimen de humedad del suelo ha sido considerado (Alías et al., 1990) como arídico (U.S.D.A., 1996) en altitudes inferiores a los 1200 m en la solana y 800 m en umbría, y xérico para altitudes superiores. El régimen de temperatura se considera térmico para suelos situados por debajo de los 700 m y mésico para altitudes superiores. La presencia del horizonte móllico es muy escasa en suelos desarrollados bajo condiciones semiáridas como son las predominantes en el sureste español. No obstante, en ocasiones, como ocurre en los suelos objeto de este estudio, un espartal de la asociación Lapiedro martineziiStipetum tenassimae relativamente bien conservado y con una cobertura vegetal densa, proporciona una buena humificación al suelo haciendo posible el desarrollo de dicho epipedón móllico. Para este trabajo se han seleccionado algunos de estos suelos desarrollados a partir de metabasitas con objeto de su caracterización macromorfológica y su estudio analítico y mineralógico a fin de proceder a su clasificación y al establecimiento de los procesos de edafogénesis que han tenido lugar. 1 MATERIAL Y MÉTODOS Se han tomado tres perfiles de suelos con horizonte móllico sobre metabasitas más o menos alteradas. Los suelos estudiados se caracterizan, macromorfológicamente, por tener un perfil de tipo A-Ck o A-C, con horizontes transicionales y, en ocasiones, el horizonte C entremezclado con la roca consolidada subyacente. Los horizontes superiores suelen presentar una estructura grumosa, caracterizándose por un color de pardo oscuro a pardo muy oscuro (7.5YR-10YR) o pardo grisáceo a pardo grisáceo muy oscuro en el perfil 25. El horizonte Ck, masivo y con un color variado, presenta abundantes manchas blanquecinas producidas por la acumulación de carbonato cálcico. Para el estudio de los perfiles se han seguido los siguientes métodos experimentales: Carbono orgánico. Método de Anne modificado por Duchaufour (1970). Nitrógeno total. Método de Kjeldahl, descrito por Duchaufour (1970). Carbonato cálcico equivalente. Método del calcímetro de Bernard. Determinación de pH en suspensión acuosa y en KCl 1M. Método de Peech (1965). Capacidad de cambio catiónico. Chapman (1965). Conductividad eléctrica del extracto de saturación. Método de Bower y Wilcox (1965). Análisis granulométrico. Dispersión y extracción con pipeta Robinson, previa eliminación de la materia orgánica, combinado con tamización. La extracción de la fracción arcilla (<2µm) se ha efectuado tras dispersión de la muestra una vez eliminados los carbonatos (Ostrom, 1961) y la materia orgánica (Kunze, 1965). Su estudio mineralógico se ha realizado por difracción de rayos X, habiendose obtenido los diagramas correspondientes a las muestras, tanto en polvo como en agregado orientado tras someterlos, en este segundo caso, a diversos tratamientos: saturación en Mg (Jackson, 1982), solvatación con etilenglicol (Brindley, 1966), calentamiento durante 2 horas a 550 ºC (Whitting, 1965), tratamiento con ácido sulfúrico al 20% (Martín-Vivaldi y Rodríguez-Gallego, 1961) y saturación en K (Jackson, 1982). La estimación semicuantitativa relativa se ha efectuado teniendo en cuenta los poderes reflectantes dados por Martín-Pozas et al. (1969). El estudio de los minerales pesados de la fracción arena fina (0,05-0,25 mm) de las muestras descarbonatadas se realiza mediante microscopio de polarización tras la separación densimétrica con bromoformo (ρ=2,83) y montaje de los granos en bálsamo de Canadá. El porcentaje de minerales pesados se efectua por recuento de 300 granos transparentes. Además, se ha realizado el estudio de las rocas subyacentes mediante difractograma de polvo de la roca molida y lámina delgada en microscopio de polarización. RESULTADOS ANALÍTICOS Y DISCUSIÓN Como se puede apreciar en la tabla 1, se trata de suelos con un contenido medio-alto de carbono orgánico en los horizontes superiores, disminuyendo progresivamente en profundidad. Los niveles de nitrógeno en superficie están en concordancia con los de carbono orgánico al tratarse de suelos no antropizados por su puesta en cultivo, siendo por tanto más altos en los horizontes que tienen una mayor cantidad de carbono orgánico. La relación entre ambos, indicativa del grado de humificación, también disminuye con la profundidad en todos los casos. El humus originado en estas condiciones es mull calizo, excepto en el perfil 22 que se trata de un mull cálcico. 2 Hor. C g kg-1 TABLA 1.-ANÁLISIS GENERALES pH N C/N CaCO3 H2 O KCl g kg-1 g kg-1 A AC Ck/R 35,8 17,4 5,8 2,9 2,0 0,9 12,3 8,7 6,4 A ACk Ck/R 24,1 12,9 6,8 2,8 1,8 1,1 8,6 7,2 6,2 1,7 0,9 0,5 10,5 9,9 6,4 A AC C Hor. 17,9 8,9 3,2 <2 A AC Ck/R 20,6 20,1 14,3 A ACk Ck/R 27,8 25,5 21,5 A AC C 22,4 18,9 13,7 PERFIL 22 0,0 44,1 328,0 PERFIL 23 16,3 421,3 551,5 PERFIL 25 372,6 309,5 272,2 T C.E. cmol+kg-1 dS m-1 7,8 7,9 8,3 6,6 6,8 7,2 34,8 33,2 21,0 0,5 0,5 0,5 7,8 8,1 8,2 6,8 7,3 7,5 33,7 21,6 12,2 0,7 0,7 0,5 8,3 8,4 8,4 7,2 7,1 7,1 24,2 22,7 22,7 0,3 0,3 0,4 5001000 10002000µ µm TABLA 2.-GRANULOMETRÍA (%) 2-20 20-50 50-100 100250250 500 PERFIL 22 9,1 14,4 6,2 11,6 10,4 9,1 15,8 5,5 10,6 11,5 22,6 13,3 5,3 9,0 12,9 PERFIL 23 13,3 28,1 6,2 7,7 7,9 16,0 25,5 6,0 6,8 8,4 19,6 22,7 5,8 6,5 9,7 PERFIL 25 23,8 20,6 6,1 9,2 9,2 19,4 22,3 8,1 13,2 12,3 22,6 11,4 8,0 15,9 20,8 13,5 13,4 9,3 14,2 14,0 13,3 4,1 6,2 6,2 4,9 5,6 8,0 4,0 3,8 5,6 4,7 2,0 2,0 El contenido en carbonato cálcico suele ser muy alto en los horizontes más profundos alcanzando valores que, en el caso del perfil 23, superan el 55 por ciento. El pH en agua es siempre básico, con valores de 8 o superiores en la mayor parte de los horizontes del suelo, salvo en los horizontes A de los perfiles 22 y 23 que está algo por debajo de 8 como consecuencia del nulo o bajo contenido de carbonato cálcico de dichos horizontes. Cuando la medida se hace en suspensión de KCl 1N, el valor desciende entre 0,7 y 1,3 unidades con respecto al obtenido en agua. La capacidad de cambio, íntimamente relacionada con la materia orgánica y otros coloides del suelo, tiene importantes variaciones de unos perfiles a otros. En profundidad estos valores decrecen en todos los suelos, pero en los perfiles con mayor cantidad de arcillas esmectíticas los valores de capacidad de cambio en profundidad son claramente más elevados (perfiles 22 y 25). Se trata de suelos que tienen saturado su complejo de cambio, siendo el calcio el catión predominante. La conductividad eléctrica del extracto de saturación es baja (<1dS m-1) en todos los suelos. 3 El análisis granulométrico, según se aprecia en las tabla 2, muestra que el horizonte A del perfil 25 presenta una textura franca. En el perfil 23 dicho horizonte de superficie es más arcilloso (textura franco-arcillosa) y el del perfil 22 la presenta franco-arcillo-arenosa. En profundidad las textura varía desde franco-arenosa (perfil 25) a franca en los otros dos perfiles. Del estudio mineralógico de la fracción pesada de la arena fina hay que destacar la abundancia de minerales opacos y alterados que, en algunos casos, superan el 80 por ciento del total. Entre los minerales transparentes predomina la epidota que llega a ser el mineral casi exclusivo en el perfil 25 y el horizonte de profundidad del perfil 22 junto con piroxeno (augita) y los anfíboles hornblenda y actinolita. En escasa proporción aparecen minerales resistentes como titanita, brooquita, granate, turmalina o circón y los filosilicatos clorita, moscovita y biotita. (tablas 3, 4 y 5). TABLA 3.-FRACCIÓN PESADA DE LA ARENA FINA. PERFIL 22 Minerales (%) A AC Ck 65 74 94 Epidota 20 13 3 Hornblenda 4 8 3 Piroxeno 3 Barita 2 2 Titanita 2 Granate 2 Biotita 1 1 Clorita 1 Apatito 2 Turmalina TABLA 4.-FRACCIÓN PESADA DE LA ARENA FINA. PERFIL 23 Minerales (%) A ACk Ck 71 66 35 Epidota 10 13 30 Piroxeno 7 4 3 Titanita 6 7 21 Actinolita 6 9 9 Hornblenda 1 Clorita 2 Barita Estas asociaciones minerales se corresponden con lo observado en las láminas delgadas de las rocas de los respectivos perfiles. Se trata en todos los casos de metabasitas bastante alteradas en las que los minerales originarios de la roca ígnea -hornblenda, piroxeno y plagioclasas- se encuentran seritizados o en cristales esqueléticos. La epidota, muy abundante, aparece rellenando cristales de plagioclasa y en los intersticios de la roca o en pequeños cristales recubriendo casi la totalidad de la preparación (perfil 25). Son muy frecuentes las menas metálicas y se observan algunos intercrecimientos granofíricos de cuarzo y feldespatos así como cristales de clorita y titanita. 4 TABLA 5.-FRACCIÓN PESADA DE LA ARENA FINA. PERFIL 25 Minerales (%) A AC C 86 95 99 Epidota 4 1 1 Hornblenda 2 Granate 2 3 Circón 2 Moscovita 2 Piroxeno 1 Clorita 2 t Brooquita Los resultados obtenidos del estudio de la fracción arcilla, reflejados en la tabla 6, ponen de manifiesto que las esmectitas son los filosilicatos mayoritarios de estos suelos, seguidos de ilita y caolinita y escasa clorita y vermiculita. En los difractogramas de polvo se observa la presencia de cuarzo y feldespatos en pequeña proporción así como la reflexión 060 correspondiente a los filosilicatos dioctaédricos. No obstante, no se puede excluir la existencia de filosilicatos trioctaédricos ya que la reflexión 060 coincide con la del cuarzo. TABLA 6.-MINERALOGÍA DE LA FRACCIÓN ARCILLA Hor. Ilita Caolinita Clorita Vermiculita Esmectita Otros PERFIL 22 + t t +++++ Q, Fds A ++ +++++ Q AC ++ t ++++ Q Ck/R PERFIL 23 ++ ++ + + ++ Q, Fds A +++ ++ + t +++ Q, Fds ACk +++ ++ + ++ Q, Fds Ck/R PERFIL 25 ++ ++ + t ++++ Q, Fds A + + t ++++ Q, Fds ACk t + t +++++ Q, Fds Ck +++++: más del 80%; ++++: 50-80%; +++: 30-50%; ++: 15-30%; +: 5-15%; t: menos del 5%; Q: cuarzo; Fds: feldespatos. GÉNESIS Y CLASIFICACIÓN Las observaciones macromorfológicas y los resultados analíticos y mineralógicos han permitido establecer los siguientes procesos de edafogénesis que han dado lugar a estos suelos: humificación, lavado y calcificación y arcillización. La humificación es un proceso que ha afectado a los suelos estudiados. Todos soportan un espartal de la asociación Lapiedro martinezii-Stipetum tenassimae relativamente bien conservado, con una cobertura vegetal densa que ha proporcionado una buena humificación al suelo. La migración del carbonato cálcico que acompaña al proceso de descarbonatación origina la acumulación de este constituyente en profundidad formando horizontes cálcicos 5 cuando dicha acumulación es suficientemente intensa (perfiles 22 y 23). En cambio esta movilización no ha ocurrido en el perfil 25. La gran abundancia de esmectitas, sobre todo en los perfiles 22 y 25 cuyas rocas aparecen más meteorizadas, parece indicar que en su mayor parte proceden de la alteración del material original. La alta saturación en bases del medio, debido a su progresiva liberación por los anfíboles, piroxenos y plagioclasas cálcicas de las metabasitas, unido al clima semiárido y escaso drenaje de los suelos, han creado unas condiciones adecuadas para la formación de esmectitas (Ortiz et al., 1989; Faz, 1997). Aunque la ilita puede formarse mediante la conversión de una arcilla expandible en suelos en regiones áridas y semiáridas (Allen y Jacob, 1983), en este área es heredada principalmente de los materiales originales; la frecuente seritización de los minerales de la roca y la presencia de micas en la arena fina confirmaría este origen para la ilita de estos suelos. La ausencia de este mineral en el perfil 22 podría atribuirse a su transformación en esmectita y vermiculita por pérdida de potasio y reducción de la carga laminar (Robert, 1973; Faz, 1997) dado el aumento de esmectitas en superficie. La clorita, al igual que la ilita, es un mineral fundamentalmente heredado del material de partida, como lo demuestra su presencia en la fracción arena fina de estos suelos, mientras que la caolinita, que permanece casi constante en todos los perfiles, se formaría por una antigua alteración de los feldespatos. En cuanto a su clasificación, todos los suelos están caracterizados por un epipedón móllico y un régimen de humedad de tipo arídico. Sólo los perfiles 22 y 23 presentan un horizonte cálcico en profundidad. Atendiendo a estas características y según FAO (1994) los perfiles 22 y 23 han sido clasificados como Kastanozems cálcicos y el perfil 25 como Phaeozem háplico. Según (U.S.D.A., 1996) han sido clasificados como Haploxeroll calcídico (perfil 22), Calcixeroll arídico (perfil 23) y Haploxeroll arídico (perfil 25). BIBLIOGRAFÍA Alías, L. J., Ortiz, R., Hernández, J., Linares, P., Martínez, M. J. y Marín, P. (1990): Proyecto LUCDEME. Mapa de suelos. Escala 1:100.000. Alcantarilla 933. ICONA y Universidad de Murcia, ed. Madrid, 130p. Allen, B. L. y Jacob, J. S. (1983): Alteration of zeolite tuffs during pedogenesis in southeast Texas, USA. Nahon y Noack, ed. Petrologie de alterations des sols. Institut de Geologie, Memoire 73, University de Louis Pasteur de Strasbourg, Francia. 3, 7-17. Bower, C. A. y Wilcox, L. V. (1965): Soluble salts. En Methods of Soils Analysis. C. A. Black, ed. American Society of Agronomy. Madison, Wisconsin, USA. 2, 933-940. Brindley, G. W. (1966): Ethilenglicol and glicerol complexes of smectites and vermiculites. Clay Minerals 6, 112-119. Chapman, H. D. (1965): Cation exchange capacity. En Methods of Soils Analysis. C. A. Black, ed. American Society of Agronomy. Madison, Wisconsin, USA. 2, 891-900. Duchaufour, Ph. (1970): Précis de Pédologie. Masson. París, 481p. ENADIMSA. (1974): Mapa Geológico de España. Escala 1:50.000 y memoria. Alcantarilla 933. I.G.M.E. Madrid, 34p. FAO. (1994): World Reference Base for Soil Resources (Draft). ISSS-ISRIC-FAO. Wageningen/Roma, 161p. Faz, A. (1997): Génesis y evolución paleoambiental de los suelos de la Sierra de Carrascoy (Murcia). Tesis Doctoral Universidad de Murcia. Murcia, 333 p. Jackson, M. L. (1982): Análisis químico de suelos. Omega. Barcelona, 662 p. 6 Kunze, G. W. (1965): Pretreatment for mineralogical studies analysis. En Methods of Soils Analysis. C. A. Black, ed. American Society of Agronomy. Madison, Wisconsin, USA. 1, 573-574. Martín-Pozas, J. M., Martín-Vivaldi, J. L. y Rodríguez-Gallego, M. (1969): Análisis cuantitativo de filosilicatos de la arcilla por difracción de rayos X. Anales de la Real Sociedad Española de Física y Química. Serie B. L. V., 109-112. Martín-Vivaldi, J. L. y Rodríguez-Gallego, M. (1961): Some problems in the identification of clay minerals in mixtures by X-ray diffraction. I. Chlorite-Kaolinite mixtures. Clay Minerals 4, 288-292. Ortiz, R., Fernández, M. T. y Latorre, M. (1989): Mineralogía de suelos desarrollados a partir de anfibolitas de la Sierra de Almenara (Murcia). Boletín de la Sociedad Española de Mineralogía 12, 141-150. Ostrom, M. E. (1961): Separation of clay minerals from carbonate rocks by using acids. Journal of Sedimentary Petrology 31, 123-129. Peech, M. (1965): Hidrogen-ion activity. En Methods of Soil Analysis. C. A. Black, ed. American Society of Agronomy. Madison, Wisconsin, USA. 2, 914-916. Robert, M. (1973): The experimental transformation of mica toward smectite: relative importance of total charge and tetrahedral charge. Clays and clay minerals 21, 167174. U.S.D.A. (1996): Keys to soil taxonomy. Seventh edition. U. S. Government Printing Office. Washington, D.C., 644p. Whitting, L. D. (1965): X-ray difraction techniques for mineral identification and mineralogical composition. En Methods of soils analysis. C. A. Black, ed. American Society of Agronomy. Madison, Wisconsin, USA. 1, 671-698. Keywords : volcanism, mollic horizon, metabasite, smectites Mots clés : volcanisme, horizon mollique, métabasité, smectites Palabras claves : volcanismo, horizonte móllico, metabasita, esmectitas 7