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CIENCIA DEL SUELOCIENCIA DEL SUELOFACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
PROF. MARTHA C. HENAO T.
CIENCIADELSUELOCIENCIADELSUELO
1UNIDAD.ELRECURSOSUELO
1.4.LOSCONSTITUYENTESDELSUELO1.4.LOSCONSTITUYENTESDELSUELOFACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
PROF. MARTHA C. HENAO T.
COMPOSICIN(PORVOLUMEN)DEUNSUELODETEXTURAMEDIA,CONSIDERADOCOMOOPTIMOPARAEL
COMPOSICIN(PORVOLUMEN)DEUNSUELODETEXTURAMEDIA,CONSIDERADOCOMOOPTIMOPARAEL
CRECIMIENTODELASPLANTASCRECIMIENTODELASPLANTAS
5%
25%materiaorgnicamateriamineral
FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO45% agua
aire
PROF. MARTHA C. HENAO T.25%
Hillel,1998
LOS CONSTITUYENTESLOS CONSTITUYENTESLOSCONSTITUYENTESINORGANICOS MINERALES
LOSCONSTITUYENTESINORGANICOS MINERALES
FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELODELSUELODELSUELO
PROF. MARTHA C. HENAO T.
Minerales Minerales
Minerales secundarios
Silicatos laminares
Minerales secundarios
Silicatos laminares
a
primarios
Cuarzo
primarios
Cuarzo
Silicatos laminaresAluminosilicatosno cristalinos
Silicatos laminaresAluminosilicatosno cristalinos
r
e
l
a
t
i
v
a
FeldespatoMicasFeldespatoMicas
xidos de Fe y Alxidos de Fe y Al
a
n
t
i
d
a
d
FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
AnfbolesPiroxenosAnfbolesPiroxenos
c
a
PROF. MARTHA C. HENAO T.arena limo arcilla250
t d t l tamao de partcula (m)
MINERALESPRIMARIOS:MINERALESPRIMARIOS:
SILICATOSSILICATOSFACULTAD DE AGRONOMIACIENCIA DEL SUELO
SILICATOSSILICATOS
PROF. MARTHA C. HENAO T.
Grupoestructural Representacin esquemtica Si:O Mineral
Nesosilicatos 1:4 olivino
1:3 piroxenos
Inosilicatos4:11 anfiboles
il ilimicas
( iFACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
Filosilicatos 2:5 (muscovita, biotita)
PROF. MARTHA C. HENAO T.
Tectosilicatos 1:2 CuarzoF ld tTectosilicatos 1:2 Feldespatos
Minerales primariosp
Se clasifican con base en el arreglo de los tetraedros
A. tetraedros independientes (nesosilicatos)
de silicio:
Olivino (Fe,Mg)2SiO4: series isomorfica (fayalitaFACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
Fe2SiO4 forsterita Mg2SiO4.
Compactos, quimicamente reactivos debido al Fe y
PROF. MARTHA C. HENAO T.Mg expuestos en las caras del cristal. Se alteran aserpentina, magnetita, goetita, magnesita, opalo.
Minerales primarios
B C d d t t d (i ili t )
p
B. Cadenas de tetraedros (inosilicatos)
1) Piroxenos: cadena sencilla (Augita)1) Piroxenos: cadena sencilla (Augita)
(Na,Ca)(Fe,Mn,Zn,Mg)(Si,Al)2O6FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO2) Anfboles: cadena doble (Hornblenda)
(C N ) (M F Al) (Si Al) O (OH)PROF. MARTHA C. HENAO T.(Ca,Na)2.26(Mg,Fe,Al)5.l5(Si,Al)8O22(OH)2
Minerales primarios
C. Lminas bidimensionales de tetraedros y octaedros(filosilicatos)
1) Micas:(a) Pirofilita (D), Talco (T): No hay sustitucin en
lminas octadricas o tetradricas. No hay cationesbalanceando las cargas
(b) Muscovita (D), Biotita (T): Sustitucin de Al por SiFACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
(b) Muscovita (D), Biotita (T): Sustitucin de Al por Sien lminas tetradricas
2) Arcillas secundarias:PROF. MARTHA C. HENAO T.
2) Arcillas secundarias:(a) lmina tetraedrica a octaedrica 1:1 (canditas)(b) lmina tetradrica a octadrica 2:1 (esmectitas)(c) lmina tetradrica a octadrica 2:1:1 2:2 (cloritas)
Minerales primarios
D Red tridimensional de tetraedros (tectosilicatos)
p
D. Red tridimensional de tetraedros (tectosilicatos) (cada O ligado a 2 Si)
1) C SiO N h tit i d Al1) Cuarzo - SiO2 No hay sustitucin de Al
2) Feldespatos Sustitucin de Si por Al
FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
Plagioclasas
serie albita NaAlSi3O8 - anortita CaAl2Si2O8
PROF. MARTHA C. HENAO T.Feldespatos potsicos (ortoclasa, microclina:KAlSi3O8)
MINERALESSECUNDARIOS:MINERALESSECUNDARIOS:
ARCILLASLAMINARESARCILLASLAMINARES
ARCILLAS DE BAJO GRADO DEARCILLAS DE BAJO GRADO DEFACULTAD DE AGRONOMIACIENCIA DEL SUELO
ARCILLASDEBAJOGRADODEORDENAMIENTOCRISTALINOARCILLASDEBAJOGRADODEORDENAMIENTOCRISTALINO
PROF. MARTHA C. HENAO T.
SESQUIOXIDOSSESQUIOXIDOSSESQUIOXIDOSSESQUIOXIDOS
ARCILLAS LAMINARESARCILLAS LAMINARESARCILLASLAMINARES
ARCILLASLAMINARES
FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELOARCILLASCRISTALINASARCILLASCRISTALINAS
PROF. MARTHA C. HENAO T.
La estructura cristalina
La estructura de los minerales esta constituida por grupos regulares de aniones empaquetadospor grupos regulares de aniones empaquetados estrechamente cerca de un catin
E l d i i (O Si4+ Al3+ F 3+Enlaces de carcter inico (O=, Si4+, Al3+, Fe3+, Fe2+, Mg2+)
FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELOEl nmero de aniones es el nmero de coordinacin y depende del radio inico
PROF. MARTHA C. HENAO T.El tamao del catin es determinado por la relacin de radios inicos
Relacin de radios inicos = r+/r-
R l d P liReglas de Pauling1. La distancia catin-anin en la estructura
i li d i d l d lcristalina est determinada por la suma de losradios y el nmero de coordinacin del catin porla relacin de radios (rc/ro).( c/ o)
2. La fuerza total de los enlaces de valencia quealcanza un anin de sus cationes vecinos es igual
FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
a su carga.
PROF. MARTHA C. HENAO T.
Nmero de coordinacin 3 4 6 8
rc/ro 0.155-0.225 0.225-0.414 0.414-0.732 0.732 0.155 0.225 0.225 0.414 0.414 0.732 0.732
B3+ 0.16 Be2+ 0.25 Al3+ 0.36 Sr2+ 0.80 P5+ 0.25 Fe3+ 0.46 La3+ 0.81
4+ 2+ 2+ Si4+ 0.30 Fe2+ 0.53 Pb2+ 0.86 Al3+ 0.36 Mn3+ 0.47 K+ 0.95 Mn2+ 0.57 Ba2+ 0.96
FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO Mg2+ 0.47 Ca2+ 0.71 Z 2+ 0 52
PROF. MARTHA C. HENAO T. Zn2+ 0.52 Li+ 0.49 Na+ 0.69 Pb4+ 0.60
TETRAEDROSTETRAEDROS
oxgeno
silicio
SiO4
FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
PROF. MARTHA C. HENAO T.
OCTAEDROS
Al (OH) Mg (OH)
hidrxilos
Al2(OH)6 Mg3(OH)6
FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELOoxgeno
PROF. MARTHA C. HENAO T.aluminio
Lmina(tri)octadricaLmina(tri)octadrica
Mg(OH)2Mg(OH)2
FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
PROF. MARTHA C. HENAO T.
Lamina trioctadricaLamina trioctadrica
Lmina (di)octadricaLmina (di)octadricaAl(OH)3Al(OH)3( )3( )3
lmina de gibsita: Al (OH)
lmina de gibsita: Al (OH)Al2(OH)6
2/3 de las posiciones llenas
Al2(OH)62/3 de las
posiciones llenas
FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
PROF. MARTHA C. HENAO T.
Lamina dioctadricaLamina dioctadrica
SILICATOS LAMINARESSILICATOS LAMINARES
Difi d bid
SILICATOS LAMINARESSILICATOS LAMINARES
Difieren debido a:
Nmero y secuencia de las lminas tetradricasNmero y secuencia de las lminas tetradricasy octadricas
Carga de capa por celda unitaria de laFACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
Carga de capa por celda unitaria de laestructura
Tipo de enlace y cationes de la capa intermediaPROF. MARTHA C. HENAO T.
p y p
Tipo de catin en la lmina octadrica
Tipo de apilamiento a lo largo de la dimensin CTipo de apilamiento a lo largo de la dimensin C
SUSTITUCIN ISOMRFICASUSTITUCIN ISOMRFICASUSTITUCIN ISOMRFICASUSTITUCIN ISOMRFICA
No hay cambio en la estructura
Ocurre durante la cristalizacinOcurre durante la cristalizacin
Se rige por el tamao de los ionesFACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
Se rige por el tamao de los iones (diferencia menor del 15%)
PROF. MARTHA C. HENAO T.Al3+ por Si4+; Mg2+, Fe2+ y Fe3+ por Al3+.
ARCILLAS 1:1ARCILLAS 1:1
Lmina octadrica(AlOH3
Lmina octadrica(AlOH3
( 3MgOH2)( 3MgOH2)
Lmina tetradrica(SiO2)
Lmina tetradrica(SiO2)
Capa 1:1Capa 1:1
ARCILLAS 1:1ARCILLAS 1:1
ARCILLAS 2:1ARCILLAS 2:1ARCILLAS 2:1ARCILLAS 2:1
ARCILLAS 2:1:1 2:2ARCILLAS 2:1:1 2:2
Capa 2:1Capa 2:1
Lmina octadrica (AlOH3)Lmina octadrica (AlOH3)
Capa 2:1Capa 2:1
Capa 2:1Capa 2:1
Lmina octadrica (AlOH3)Lmina octadrica (AlOH3)
Capa 2:1Capa 2:1
- - - - - - - -
H2O+ + + + +- - - - - - - - -- - - - - - - - -
- - - - - - - -caolinitacaolinitahaloisitahaloisita
mica hidratadamica hidratada- - - - - - - -
(+)
- - - - - - - -- - - - - - - -
mica hidratadamica hidratada
FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELOH2O 2+2+ 2+- - - - - - - -
(+)
H2O
- - - - - - - -
+
+ +
++
+ - - - - - - - -+ + + + + +
PROF. MARTHA C. HENAO T.- - - - - - - -
(+)- - - - - - - -+ ++ - - - - - - - -
- - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - -vermiculitavermiculita esmectitaesmectita cloritaclorita
La estructura cristalina
Enlace dentro de capas es ms fuerte que entrecapas.capas
Grado de expansin est inversamenterelacionado con la energa de enlace entre capas.
Minerales no expansivos presentan nicamentesuperficie externa (en las caras y aristas de todo
FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
el cristal). Los expansivos presentan ademssuperficie interna (rea de las superficies delplano basal).
PROF. MARTHA C. HENAO T.p )
Dimensin c depende de: (1) nmero de planosO-OH por capa unitaria, y (2) presencia de ionesy/o molculas polares en el plano basal.
ARCILLASDEBAJOARCILLASDEBAJOGRADODE
ORDENAMIENTOGRADODE
ORDENAMIENTOFACULTAD DE AGRONOMIACIENCIA DEL SUELO
ORDENAMIENTOCRISTALINO
ORDENAMIENTOCRISTALINO
PROF. MARTHA C. HENAO T.
MINERALESPOBREMENTEMINERALESPOBREMENTECRISTALINOSCRISTALINOS
No poseen unidades estructurales que serepiten espacialmente en ninguna de lasp p gdimensiones
G l tFACULTAD DE AGRONOMIACIENCIA DEL SUELO
Generalmente ocurren como una masaamorfa de material que reviste otras
PROF. MARTHA C. HENAO T.partculas del suelo
Alfana e imogolitaAlfana e imogolita
La alfana, de estructura esfrica, es un, ,aluminosilicato hidratado pobremente cristalizado, decomposicin qumica no definida, formado porcoprecipitacin de monmeros de silicio (H SiO ) concoprecipitacin de monmeros de silicio (H2SiO4) conxidos de aluminio.
(SiO2)x(Al2O3)x(H2O)(SiO2)x(Al2O3) x(H2O)
Presenta una relacin atmica Al:Si que vara de 1:1 a2:1, definiendo dos tipos: alfanas silcicas y alfanas, p yaluminosas respectivamente.
La imogolita, de estructura tubular, presenta ungrado ms alto de ordenamiento. (SiO2.Al2O3)2(H2O).
Al O (SiO ) (H O)Al O (SiO ) (H O)Al2O3(SiO2)1.32(H2O)2.53Al2O3(SiO2)1.32(H2O)2.53
Al 24.0 % Al2O3 45.3 %
Si 16.2 % SiO2 34.7 %
H 2 24 % H O 20 0 %H 2.24 % H2O 20.0 %
O 57.6 %
AlfanaAlfana
ImogolitaImogolita
Foto:R.Parfitt
Foto:C.Hedley
Foto:S.I.Wada
Si4+
Al3+
O=
OH-
FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
H2O
PROF. MARTHA C. HENAO T.
Parfitt y Henmi, 1980
SESQUIXIDOSSESQUIXIDOSFACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
SESQUIXIDOSSESQUIXIDOS
PROF. MARTHA C. HENAO T.
xidos, hidrxidos y oxi-hidrxidos
< 1 a 500 g kg1
Relacionado con material parental, grado demeteorizacin y procesos de acumulacin ometeorizacin y procesos de acumulacin oagotamiento pedogenticos
FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
Pueden ocurrir distribuidos uniformementeen la matriz del suelo o concentrados como
PROF. MARTHA C. HENAO T.capas, bandas, ndulos, moteados, plintita
xidos, hidrxidos y oxi-hidrxidos, y
Aniones de O2- y/o OH- empaquetadosestrechamente en el sistema cbico o hexagonal,
con Fe3+, Al3+, Mn4+ o Mn3+ en los sitios octadricos.
Se diferencian en el arreglo de las unidadesSe diferencian en el arreglo de las unidadesoctadricas AlO6 y FeO6 y en el nmero de oxgenoscompartidos (1 en vrtices, 2 en bordes 3 en
FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
caras).
No desarrollan carga estructural por sustitucinisomrfica Las superficies desarrollan carga en
PROF. MARTHA C. HENAO T.isomrfica. Las superficies desarrollan carga enrespuesta al pH. Tienen baja capacidad deintercambio catinico.
Frmula Nombre Sistema cristalino Observaciones
-FeOOH Goetita OrtorrmbicoCadenas dobles de octaedros con aristas compartidas, unidas entre s por vrtices y por puentes de hidrgeno
Cadenas dobles de
- FeOOH Lepidocrocita Cbico
Cadenas dobles de octaedros unidas entre s por aristas formando lminas corrugadas, unidas entre s por p entes deFACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
entre s por puentes de hidrgeno
Pobremente ordenada.
PROF. MARTHA C. HENAO T.Fe5HO8.4H2O Ferrihidrita Hexagonal
Hematita defectuosa cuyos octaedros comparten aristas y caras. Fe3+ en los intersticios de los octaedrosintersticios de los octaedros distribuidos al azar
Frmula Nombre Sistema cristalino Observaciones
-Fe2O3 Hematita HexagonalLminas de octaedros que comparten aristas, con dos terceras partes de sitiosterceras partes de sitios octadricos llenos con Fe3+
Estructura anloga a laFACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
-Fe2O3 Maghemita Cbico Estructura anloga a la magnetita
Contiene Fe2+ (enPROF. MARTHA C. HENAO T.Fe3O4 Magnetita Cbico
Contiene Fe (en tetraedros y octaedros) y Fe3+ (en tetraedros)
OxihidrxidosOxihidrxidos
Goetita: (FeOOH): cadenas dobles de
Oxi hidrxidosOxi hidrxidos
Goetita: (FeOOH): cadenas dobles deoctaedros que comparten bordes o aristas,
t d d bl lFACULTAD DE AGRONOMIACIENCIA DEL SUELO
que se unen a otras cadenas dobles alcompartir vrtices y por enlaces de hidrgeno
PROF. MARTHA C. HENAO T.
FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
PROF. MARTHA C. HENAO T.www.uwsp.edu/.../PETROLGY/GoethiteStructure.HTM
OxihidrxidosOxihidrxidos
L id i ( F OOH) d d bl d Lepidocrocita (FeOOH): cadenas dobles deoctaedros, unidas entre s por bordes,
FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELOproduciendo laminas octadricas corrugadas
PROF. MARTHA C. HENAO T.
FACULTAD DE AGRONOMIA
CIENCIA DEL SUELO
PROF. MARTHA C. HENAO T.
http://www uwsp edu/geo/projects/geoweb/participants/dutch/PETROLGY/LepidocrStruc HTMhttp://www.uwsp.edu/geo/projects/geoweb/participants/dutch/PETROLGY/LepidocrStruc.HTM
xidosxidos
Hematita (Fe2O3): laminas de octaedrosi dque comparten aristas con dos terceras
partes de los sitios octadricos disponiblesllenos con Fe3+.
Los sitios no ocupados son arreglados deFACULTAD DE AGRONOMIACIENCIA DEL SUELO
Los sitios no ocupados son arreglados demanera regular para formar anillos de 6li d t d d i ilPROF. MARTHA C. HENAO T.pliegues de octaedros ocupados, similar a
lminas dioctadricas de filosilicatos