METEORIZACIÓN Y FORMACIÓN DE BAUXITAS Meteorización: Alteración por procesos físicos y...

METEORIZACIÓN Y FORMACIÓN DE BAUXITAS

Meteorización: Alteración por procesos físicos y químicos de rocas y minerales en la superficie de la Tierra, o cerca de ella.

Laterita: Roca formada por procesos de meteorización y compuestaprincipalmente por oxihidróxidos de hierro y aluminio.

Bauxita: Roca compuesta por una mezcla de de oxihidróxidos amorfos o cristalinos de aluminio, conjuntamente con sílice libre, oxihidróxidosde hierro y arcillas. Una laterita rica en aluminio. Es la principal fuente comercial de aluminio.

Para formar bauxitas y lateritas se requiere:

•Clima cálido, y sobre todo húmedo (tropical, ecuatorial)•La erosión mecánica no puede ser intensa (e.g., mesetas)

La infiltración del agua de lluvia provoca un efecto de disolucióny lixiviación. Se necesita un flujo rápido de infiltración para evitarsupersaturación con respecto a fases más solubles que los oxihidróxidos de hierro y aluminio, i.e., arcillas.

Bauxita de Los Pijiguaos

•Venezuela•Roca madre: granito•Situada en el borde de una meseta (antigua superficie de erosión) x

SUCESIÓN LITOLÓGICA TÍPICA DE UNA BAUXITALATERÍTICA

Roca madre (granito*)

Saprolita (caolinita Al2Si2O5(OH)4)

Bauxita (gibsita Al(OH)3)

Bloques de granito*

*La roca madre no tiene por que ser un granito

Roca madre: granito

MINERAL Vol% VariaciónCuarzo 18 5-34Feldespato-K 40 25-55Plagioclasa 25 14-38Biotita 7 2-17Hornblenda 9 1-24Apatita 0.8 0-9Esfena 0 0-0.1Opacos 0.6 0-4Otros 0.2 0-0.9

Mendoza (1975)

Saprolita: Espesor del orden de 10-40 mGranito alterado (caolinita, cuarzo, goetita)El contacto con el granito es gradualContacto con la bauxita: zona de transición (gibsita + caolinita)

Bauxita: Espesor medio 8 m (puede alcanzar hasta 15 m)Gibsita (Al(OH)3), cuarzo, hematita, goetita

MODELO DE TRANSFERENCIA DE MASA (flow-through reaction path) •Aproximación lagrangiana (seguimos un paquete de fluido)•1D, sólo advección•Medio saturado•Reacción mineral: cinética – equilibrio•Especiación: equilibrio

Soler & Lasaga (1996) A mass transfer model of bauxite formation. Geochim.Cosmochim. Acta 60, 4913-4931.

Parámetros

T = 25oCvD = 2 m/y –constante–init = 0.10 (0.01) –los resultados no dependen mucho de init –

Roca: albita NaAlSi3O8 72vol%, Ainit=389 m2/m3

cuarzo SiO2 28vol%, Ainit=756 m2/m3

Minerales secundarios: gibsita (Al(OH)3), caolinita (Al2Si2O5(OH)4)paragonita (NaAl3Si3O10(OH)2). Ainit 10-4 m2/m3

Especies en solución: Al3+,Al(OH)2+,Al(OH)2+,Al(OH)3(aq),Al(OH)4

-,H4SiO4(aq),H3SiO4

-,Na+,H+,OH-,H2O

Agua de entrada: Solución muy diluida, pH 4.3

Reacciones

)(344 443

283 aqSiOHAlNaOHHONaAlSi

)(2 4422 aqSiOHOHSiO OHAlaqOHAl 3)( 3

3

OHaqSiOHAlHOHOSiAl 2443

4522 )(226)(

)(3310)( 443

21033 aqSiOHAlNaHOHOSiNaAl

23 )(OHAlOHAl 2

3 )(2 OHAlOHAl

)()(3 33 aqOHAlOHAl

43 )(4 OHAlOHAl

4344 )( SiOHHaqSiOH OHHOH2

log K

2.65

- 4.00

-34.00

7.56

18.65

9.02

17.90

25.20

33.30

-9.47

-14.00

Cinética

Albita 21 exp1exp1 221mmn

HgkgnkAaR

g = |G|/RT = |ln|; n2 = 8.4x10-17; m1 = 15.0; m2 = 1.45

pH k1(mol/m2/s) k2(mol/m2/s) npH<5 1.42x10-10 1.27x10-11 0.495pH 8 5.04x10-13 4.52x10-14 0pH>8 2.01x10-15 1.80x10-16 -0.3

Cuarzo 1/exp RTGAkR

k = 4.17x10-14 mol/m2/s

Gibsita 10.1

01.3

/

/12.8exp1

RTGaAkR

RTGaAkR

n

Hpptppt

n

Hdisdis

pH kdis(mol/m2/s) kppt(mol/m2/s) npH<5 5.21x10-11 2.14x10-11 0.295pH 8 1.85x10-12 7.60x10-13 0pH>8 7.36x10-15 3.03x10-15 -0.3

Caolinita (paragonita)

RTGaAkR

RTGaAkRn

Hpptppt

n

Hdisdis

/

/850.0exp1

pH kdis(mol/m2/s) kppt(mol/m2/s) npH 9 1.65x10-13 4.95x10-14 0.1pH>9 1.31x10-21 3.93x10-22 -0.8

Cinética

Equilibrio (gib,caol)

Sin solapo gib-caol

Diagramas de fases

Dis. albitaPpt. gibsita, caolinita

Solapo gib-caol

12

1 Dis. caolinita – ppt gibsita2 Dis. albita – ppt caolinita

Zona de transición bauxita-saprolitaDisolución de caolinita, precipitación de gibsita

SaprolitaDisolución de feldespato, precipitación de caolinita

Am.sec.10-4 m2/m3

Am.sec.10-3 m2/m3

Am.sec.10-2 m2/m3

Am.sec.10-3 m2/m3

Efecto de la erosión mecánicaTasa de erosión = 0.01 mm/y = 10 m/My

Conclusión: El perfil de meteorización (bauxita) se encuentra básicamente en estado estacionario