Caballero, E.

Jiménez de Cisneros, C.

Linares, J.

Martínez, J. A.

Repositorio da Universidade da Coruña

Cadernos Lab. Xeolóxico de LaxeCoruña. 2000. Vol. 25, pp. 71-74Degradación natural de un material arcillosopor percolación de soluciones ácidasNatural degradation of an argillaceous material due to acid solution percolationJ. A. MARTÍNEZ, E. CABALLERO, C. JIMÉNEZ DE CISNEROS Y J. LINARES.Estación Experimental del Zaidín (CSIC). C/ Profesor Albareda 1, 18008 Granada, EspañaResumenEl material bentonítico debido a susexcelentes propiedades químicas, físicas ymineralógicas, ha sido propuesto comobarrera ingenieril en el almacenamientogeológico profundo. Durante el almacena-miento los procesos locales de oxidacióndel contenedor o la oxidación de zonas cer-canas con presencia de sulfuros promuevenla aparición de ácido sulfúrico en las solu-ciones meteóricas presentes en el almace-namiento, produciéndose la caída de losvalores de pH de dichas soluciones. Eneste trabajo se constata como dichos lixi-viados de carácter ácido ejercen importan-tes cambios mineralógicos, físicos y quí-micos en el material bentonítico. Estoscambios incluyen, por un lado  la disolu-ción de feldespato potásico, cristobalita yesmectita, entre otros, junto a la moviliza-ción de elementos litófilos y tierras raras ypor otro, la precipitación de mineralescomo la alunita y la jarosita unida a la con-centración de elementos calcófilos.IntroducciónEn el presente trabajo se estudian lasvariaciones físicas, químicas y mineralógi-cas sufridas por la bentonita del Toril(Cabo de Gata, Almería) como consecuen-cia del avance de un lixiviado ácido pro-ducto de la oxidación de sulfuros presentesen una colada volcánica suprayacente adicho material. El tiempo en que la bento-nita ha estado sometida al efecto de solu-ciones ácidas es como mínimo de 10,5 Ma(edad de las rocas más modernas de laregión volcánica de Cabo de Gata datadaspor Zeck et al., 2000) por tanto la bento-nita del Toril ha sufrido el proceso de aci-dificación durante un periodo de tiempolo suficientemente largo como para serrepresentativo de la duración de un alma-cenamiento geológico profundo, el cual noes reproducible en ensayos de laboratorio.Materiales y métodosEl yacimiento de bentonita selecciona-do ha sido el del Toril. Este yacimiento selocaliza en la hoja 1060 del IGME (1981)escala 1:50000 correspondiente al Pozo delos Frailes. La mineralogía de este yaci-miento ha sido estudiada en diversos tra-bajos (Augustín, 1973; Caballero et al.,1985 y Linares et al., 1996).Geológicamente, el yacimiento de ben-tonita se encuentra enclavado en la zonadenominada Área de Los Frailes (Pozo delos Frailes – San José – Isleta), dentro deltipo de materiales inferiores (Pre – Frailes)(Fernández Soler, 1992). El área de estudioestá compuesta por una colada piroclásticade composición andesítica dispuesta sobreunos materiales tobáceos muy bentonitiza-dos. Los procesos de oxidación sufridos porlos sulfuros existentes en el material supra-yacente a la bentonita han favorecido laformación de sulfatos y la acidificación delas aguas meteóricas percolantes. Estassoluciones con pH bajo son las responsa-bles de los cambios químicos y mineralógi-cos sufridos por la bentonita suprayacente.Para el estudio del avance de dicho frenteácido las muestras se han tomado en un per-fil vertical distribuidas de la siguiente forma:la primera muestra en la colada andesíticasuprayacente a la toba bentonitizada, el restode las muestras en la toba bentonitizada.72 J. A. Martínez, et al. CAD. LAB. XEOL. LAXE 25 (2000)XXas Jornadas S.E.M. Degradación natural de un material 73El análisis mineralógico se ha realizadopor microscopía óptica y mediante difrac-ción de rayos X (DRX) siguiendo las nor-mas de Wilson (1987) y Moore et al.,(1989), tanto para la preparación de lamuestra total, como para los agregadosorientados secados al aire y con etiléngli-col de la fracción menor de 20 μm. Lacuantificación de las fases minerales a par-tir de DRX se ha realizado mediante elmétodo de Huertas et al., (1991), que per-mite tener en cuenta la presencia de fasesamorfas y/o de baja cristalinidad. El análi-sis químico se ha realizado mediante fluo-rescencia de rayos X (FRX) y espectrome-tría de masas (ICP-MS). También se haanalizado el contenido en hierro libre, laconductividad y el pH.Resultados y discusiónEl estudio por microscopía óptica de lamuestra perteneciente a la colada piroclás-tica suprayacente a la bentonita indica laexistencia de pequeños huecos producto dela disolución de sulfuros, presumiblemen-te pirita (1765 ppm de As en el análisis dela muestra total), junto con huecos demayores dimensiones en los cuales aún esposible apreciar restos de feldespato potá-sico parcial o totalmente corroído.Mediante el estudio mineralógico porDRX es posible observar como en éstamisma muestra han precipitado sulfatostales como la jarosita y la alunita. En lamuestra localizada en la toba bentonitiza-da (inmediatamente en contacto con lacolada piroclástica superior), es donde elfrente ácido ejerce los cambios químicos ymineralógicos más drásticos: completadisolución de minerales silicatados(esmectita, cuarzo, feldespato potásico,cristobalita, etc), precipitación de alunita,desaparición de los elementos litófilos (Si,Mg, Ti, Rb, Ba, Nb, Ta, etc), fijación deelementos calcófilos (As, Cr, Co, Ni, etc) yuna movilización importante de tierrasraras. A partir de dicha muestra, lasdemás, tomadas en la bentonita, aun con-servan los minerales heredados tanto de latoba como del proceso posterior de bento-nitización. Sin embargo, el avance delfrente ácido ha favorecido la formación denuevas fases como son la jarosita y la alu-nita, así como filosilicatos tales como cao-linita y haloisita, más estables a pH bajos.Químicamente estas muestras tambiénpresentan una evolución que refleja elavance del frente ácido, como muestran lasvariaciones de las curvas de pH (figura 1)y de contenido en tierras raras (figura 2)con respecto a la distancia a la andesita atecho de la bentonita.ConclusionesEl proceso de oxidación de los sulfurospertenecientes a la andesita localizada atecho de la bentonita implica:• Una caída del pH• La formación de un frente ácido• Movilización importante de elementoslitófilos y de las fases minerales silica-tadas especialmente en la zona de con-tacto entre ambos materiales• Crecimiento de nuevas fases mineralesestables en las nuevas condiciones delsistema (jarosita, alunita, caolinita, etc)• Concentración de elementos calcófilosPor tanto, se puede concluir que cam-bios locales en las condiciones redox, pue-den implicar la formación de un frente dealteración ácida que ejerza importantescambios en las propiedades geotécnicas dela barrera ingenieril de bentonita en elalmacenamiento geológico profundo. 74 J. A. Martínez, et al. CAD. LAB. XEOL. LAXE 25 (2000)Figura 1. Figura 2.BIBLIOGRAFÍAAUGUSTÍN, V. (1973). Estudio geoquímico de lasalteraciones de tobas volcánicas en el sector delPozo de los Frailes, Cabo de Gata, Almería.Tesis Doctoral Universidad de Granada. 260 p.CABALLERO, E., REYES, E., YUSTA, A.,HUERTAS, F. Y LINARES, J. (1985). Las ben-tonitas de la zona Sur de Cabo de Gata(Almería). Geoquímica y Mineralogía. ActaGeológica Hispánica, 20, 3-4, 267-287.HUERTAS, F.J., HUERTAS, F. Y LINARES, J.(1991). Evaluación de las fases no cristalinas encerámicas arqueológicas por DRX. Bol. Soc. Esp.Miner., 14, 71-78.I.G.M.E. (1981). Mapa Geológico de España, 2ªserie (MAGNA); hoja 1060 (El Pozo de losFrailes).LINARES, J., BARAHONA, E., HUERTAS, F.,CABALLERO, E., CUADROS, J., HUERTAS,J., JIMÉNEZ DE CISNEROS, C., LINARES,C., RODRIGUEZ, J., MARTÍN-VIVALDI,M.T. Y CIVANTOS, M.J. (1996). Alteraciónhidrotermal de las bentonitas de Almería.Monografía, (ENRESA  Ed.) 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Natural degradation of an argillaceous material due to acid solution percolation

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