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Symposium nº : 15
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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).
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Keywords : volcanism, mollic horizon, metabasite, smectites
Mots clés : volcanisme, horizon mollique, métabasité, smectites
Palabras claves : volcanismo, horizonte móllico, metabasita, esmectitas
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