EDAFOLOGIA. Lección 2. Estabilidad de los minerales en el suelo.

Lección 2. CONSTITUYENTES DEL SUELO. FASE SOLIDA

1 Los minerales del suelo

1.3 Estabilidad de los minerales del suelo

La existencia de los minerales en el suelo está regulada por su presencia en el material original y sobre todo por su estabilidad.

La estabilidad se define como la resistencia que opone el mineral a toda modificación en su composición química o de su estructura cristalina. Por tanto a mayor estabilidad menor será la alteración.

1.3.1 Factores que afectan a la estabilidad mineral. La estabilidad depende de numerosos factores. Unos son debidos al propio mineral pero también determinadas características del medio van a modificar sensiblemente la estabilidad de los minerales. Así en medios muy agresivos sólo vamos a poder encontrar presentes minerales muy estables, mientras que en otros suelos podremos encontrar minerales inestables.

a) Factores del mineral en sí mismo. Los parámetros propios del mineral que van a regular su estabilidad son muchos:

Composición. Modificará la estabilidad en función de que el mineral contenga iones más o menos solubles y según se comporten frente a la oxidación y la hidrólisis. En definitiva la estabilidad vendrá regulada por el hecho de que las partículas constituyentes sean más o menos lábiles.

Estructura. También va a ser un factor decisivo. Por ejemplo la estabilidad disminuirá cuanto más abierta sea la estructura y aumentara para los empaquetamientos densos y compactos. Por otra parte, resulta evidente que la fuerza del enlace entre las partículas del mineral también va a ser un factor importante.

Tamaño. Cuanto menor tamaño más superficie presentará el grano (la relación superficie/volumen crece) y más inestable se tornará el mineral (hay muchos minerales en las arenas que no resisten al pasar al tamaño de las arcillas).

Exfoliación y fragilidad. Recordemos que la exfoliación expresa la facilidad de fracturarse un mineral de un modo regular. Por tanto la exfoliación disminuye la estabilidad. Igual podemos decir para la fragilidad, que se refiere a la facilidad de fracturación pero ahora de una manera desordenada.

Inclusiones. Se considera que aumentan la inestabilidad al presentar superficies de contacto íntimo de dos materiales con diferentes composiciones.

b) Factores del suelo. En lo referente al medio podemos destacar otros factores.

Temperatura del suelo. Favorece la velocidad de alteración (es un catalizador).

Humedad. El agua es el agente de alteración por excelencia en la Naturaleza.

Drenaje. Va a regular el tiempo de contacto del agua con partículas del suelo. También influirá regulando la concentración de las sales de la solución del suelo y modificará su poder hidrolítico. En medios impermeables el agua se satura de iones y deja de atacar a los minerales. Si el medio es permeable el agua de lluvia atravesará el suelo y una vez cargada de bases se eliminará al subsuelo.

Acidez/alcalinidad. Los valores extremos de la escala del pH potencian la alteración.

Potencial redox. Dependiendo del ambiente que predomine, oxidante o reductor, los minerales que contengan formas reducidas u oxidantes podrán o no alterarse.

Factor biótico. Los organismos (principalmente microorganismos y raíces de las plantas) atacan a los minerales para extraer nutrientes.

1.3.2 Evaluación de la estabilidad mineral

Considerando la variabilidad y complejidad de los parámetros que hemos visto que influyen en la estabilidad, resulta evidente que es extraordinariamente difícil evaluar la estabilidad de los minerales en el suelo, sobre todo considerando la gran diversidad edáfica. No obstante, dada la enorme importancia de esta característica, los investigadores han tratado ampliamente de evaluar este parámetro. Básicamente se pueden agrupar estos trabajos en dos líneas distintas: experimentales y cálculos teóricos.

a) Trabajos experimentales.

i) Ataque mineral en el laboratorio. Dada la diversidad mineral y la complejidad de los parámetros edáficos, hasta la fecha, estos métodos no han proporcionado una escala general de estabilidad.

ii) Observación de la naturaleza. Las rocas llevan millones de años meteorizándose y nosotros podemos evaluar la estabilidad comparando la mineralogía de las rocas frescas (no alteradas) con los minerales presentes en los materiales de alteración (los suelos que sobre ellas se desarrollan).

De los numerosísimos trabajos destaca la investigación de Goldich. GOLDICH estudiando la mineralogía de numerosas rocas de muy distinta naturaleza y los suelos sobre ellas desarrollados establece una escala de 10 grados (que es la misma que estableció BOWEN al estudiar la sucesión de minerales formados en la cristalización magmática).

b) Cálculos teóricos.

Otros autores calculan la estabilidad en base a razonamientos empíricos. Existen numerosísimos ensayos, pero de entre todos ellos podemos citar los de Reiche y Keller.

REICHE calcula un índice potencial de alteración en base a la composición química de los minerales. Este índice viene expresado por la razón del porcentaje molar de alcalinos y alcalinotérreos menos el agua estructural y el total de iones presentes sin tener en cuenta ahora el agua.

KELLER lo enfoca desde el punto de vista de la energía de formación del mineral (energía que necesita para formarse). A mayor energía de formación mayor estabilidad (ya que un mineral una vez formado necesita la misma energía, al menos, para destruirse).