Barium content of paleosols from Central Italy

A paper published in 2013 concerning the elemental composition of 50 paleosols from Central Italy (Tuscany and Abruzzo) noted that Barium values were exceptionally high, a fact which could be not justified by the presence of neighbouring outcrops of igneous rocks. This current paper aims to explain the origin and significance of barium enrichment in these Pleistocene paleosols (Xerults, Xeralfs, Udalfs and Xerepts) formed on alluvial siliciclastic deposits mainly derived from sandstones and shales and, in a few cases, insoluble residues of Mesozoic carbonate rocks. Ba content was considered in relation to the molecular weathering ratio, soil pH and total Mg content. A qualitative inverse correlation was suggested between Mg and Ba for most soils. Maximum Ba values were found both in acid and alkaline soils, while minimum values were observed in neutral soils. This suggests the existence of different pedoclimatic environments. The acid soil solution supports the Ba release from minerals and soil components and its precipitation in the presence of SO42-, clays and Fe/Mn nodules, whereas other bases are removed. In contrast, the soils during seasonal low humidity periods or extended events of drought have a different pH: the soil solution then has a higher base concentration and therefore a greater likelihood of Ba precipitation bound to clays, metal oxides or even as insoluble sulphate (barite). Thus the soils with higher and lower pH are enriched in Ba both directly and indirectly in relation to ionic strength of the soil solution. The significant enrichment in Ba is ascribed to intense and very long pedogenetic processes during past climatic conditions of a wet- warm subtropical type, which acted on the Italian paleosols of Pleistocene age. The recurring shrink-swell pattern would have increased the rate of chemical weathering, the rate of barium release in the soil solution and its subsequent immobilisation in neoformed complexes as barite and others.Em 2013 foi publicado um artigo com uma investigação sobre a composição elementar da fração ‹ 2 mm de 50 paleossolos na Itália central (Toscana e Abruzzo). Essa investigação observou, sem contudo dar explicação para o facto, valores excecionalmente elevados de bário em todos os solos, valores esses não justificáveis pela presença próxima de afloramentos de rochas ígneas. Este estudo tem como objetivo explicar a origem e o significado do enriquecimiento em bário destes paleossolos (Xerults, Xeralfs, Udalfs e Xerepts) formados em depósitos aluviais silicoclásticos pleistocénicos, derivados principalmente de arenitos e xistos do Terciário e, nalguns casos, de resíduos insolúveis de rochas carbonatadas do Mesozóico.O conteúdo em bário parece estar relacionado com o índice de alteração molecular (WMR), com o pH do solo e, por último, com o teor total de Mg. Os resultados revelam que os valores máximos de Ba surgem nos solos mais ácidos e nos mais básicos, enquanto que os valores mínimos surgem nos solos de reação neutra. Para além disso, é sugerida uma correlação qualitativa inversa entre os valores de Mg e Ba na maioria dos solos. Neste sentido, é levantada a hipótese da existência de diferentes ambientes pedoclimáticos.A solução ácida do solo favorece a libertação de bário de minerais e de componentes do solo e  sua posterior precipitação na presença  de SO42-, argilas e nódulos de Fe/Mn, enquanto que as outras bases são eliminadas. Foram alcançadas condições com diferentes valores de pH quando os solos foram submetidos a períodos de baixa humidade ou períodos de grande seca; a solução do solo apresentava então uma concentração mais forte em bases e, como tal, uma maior probabilidade de precipitação de Ba associada a argilas, óxidos metálicos, ou mesmo como um sulfato insolúvel (Barita). Assim, os solos com valores de pH nas gamas mais ácidas e mais básicas, em comparação com os neutros, sofrem um enriquecimento em Ba direta e indiretamente relativamente à força iónica da solução do solo. Este significativo enriquecimento em Ba é atribuído a processos pedogenéticos de grande duração e intensos durante antigas condições climáticas de tipo subtropical hύmido que atuaram durante o desenvolvimento dos paleossolos italianos do Pleistocénico. A contínua alternância de movimentos de distensão e contração das arglias do solo aumentaram seguramente a velocidade de alteração química, a posterior libertação de bário na solução do solo e, finalmente, a sua consequente imobilização na forma de complexos neoformados como a Barita e outros.En 2013 se publicó una investigación sobre la composición elemental de la fracción ‹ 2 mm de 50 paleosuelos en Italia central (Toscana y Abruzzo). La investigación señaló, sin llegar a explicarlo, valores excepcionalmente altos de bario en todos los suelos, que no se justificaban por la presencia de afloramientos cercanos de rocas ígneas. La presente investigación tiene como objetivo explicar el origen y significado del enriquecimiento de bario en estos paleosuelos (Xerults, Xeralfs, Udalfs y Xerepts) formados en depósitos aluviales silico-clásticos pleistocenos, derivados principalmente de areniscas y esquistos del Terciario y, en algunos casos, de residuos insolubles de rocas carbonatadas del Mesozoico. Se ha relacionado el contenido de bario con el índice de alteración molecular (WMR), con el pH del suelo y, por último, con el contenido total de Mg. Los resultados revelan que los valores máximos de Ba se encuentran en los suelos más ácidos y en los más básicos, mientras que los valores mínimos aparecen en los suelos con reacción neutra. Al mismo tiempo existe una correlación cualitativa inversa entre Mg y Ba en la mayor parte de los suelos. Se plantea la hipótesis de la existencia de diferentes ambientes edafoclimáticos. Por una parte, la solución ácida del suelo ha favorecido la liberación de bario de minerales y de componentes del suelo y su posterior precipitación en presencia de SO42-, arcillas y nódulos de Fe/Mn, mientras que las otras bases se han eliminado. Por otra parte, bajo condiciones de baja humedad estacional o de largos periodos de sequía la reacción del suelo no es tan ácida: la solución del suelo tiene una mayor concentración de bases y por lo tanto una mayor probabilidad de inmovilización de Ba asociado a arcillas, óxidos metálicos o incluso como sulfatos (Barita). Así, los suelos con pH en los rangos más ácidos y más básicos, en comparación con los neutros, se enriquecen en Ba directa o indirectamente en relación con la fuerza iónica de la solución del suelo. El significativo enriquecimiento en Ba se atribuye a procesos edafogenéticos muy largos e intensos durante condiciones paleoclimáticas de tipo subtropical húmedo-cálido durante los cuales se formaron los paleosuelos italianos del Pleistoceno. La continua alternancia de movimientos de distensión y contracción de las arcillas del suelo seguramente aumentaron la velocidad de la alteración química, la posterior liberación de bario en la solución del suelo y, finalmente, su consecuente inmovilización en forma de compuestos neoformados como Barita y otros

Microstructural and phase transformations during sintering of a phillipsite rich zeolitic tuff

Microstructural and phase transformations during sintering of a Phillipsite rich zeolitic tuff, from Tenerife, Canary Islands, was investigated in order to their utilization in ceramic manufacturing industries. Green samples were obtained from powders and pressed at 150 MPa and heat-treated for 1 hour in the temperature range between 900-1080 degrees C. The zeolitic tuffs show endothermic peaks at about 100 degrees C and 200 degrees C, corresponding to dehydration of zeolitic water observed in the thermo- gravimetric curves and at similar to 700 degrees C a small endothermic peak was identified corresponding to the structural breakdown of Phillipsite. According to the dilatometric traces, at about 870 degrees C, sintering of solid particles starts and a linear shrinkage of about 6% is reached at about 1050 degrees C. The maximum absolute and apparent densities were obtained after sintering at 1040 degrees C (absolute density = 2.59 g/cm(3); apparent density = 2.33 g/cm(3)). Over this temperature, the sample heat-treated at 1060 degrees C, density results show a decreasing trend. The chemical composition of studied zeolitic tuffs make possible the liquid phase formation during heat-treatment, through the supplement of alkaline oxides. SEM image of the sample obtained at 1040 degrees C shows a zone with micro-crystallinity around the boundary of Sanidine grain highlighting the beginning of the phase transition from Sanidine, to Microcline. Heat-treatment effect of zeolitic tuff leads to the decomposition of Phillipsite and Sanidine and the formation of a new crystal phase of Hematite. (C) 2011 Elsevier Ltd and Techna Group S.r.l. All rights reserved

Soil atlas of Europe

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