METEORIZACIÓN Y FORMACIÓN DE BAUXITAS Meteorización: Alteración por procesos físicos y químicos de rocas y minerales en la superficie de la Tierra, o cerca.

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

2 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 disolución y lixiviación. Se necesita un flujo rápido de infiltración para evitar supersaturación con respecto a fases más solubles que los oxihidróxidos de hierro y aluminio, i.e., arcillas.

3 Bauxita de Los Pijiguaos Venezuela Roca madre: granito Situada en el borde de una meseta (antigua superficie de erosión) x

4 SUCESIÓN LITOLÓGICA TÍPICA DE UNA BAUXITA LATERÍTICA Roca madre (granito*) Saprolita (caolinita Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ) Bauxita (gibsita Al(OH) 3 ) Bloques de granito* *La roca madre no tiene por que ser un granito

5 Roca madre: granito MINERALVol%Variación Cuarzo185-34 Feldespato-K4025-55 Plagioclasa2514-38 Biotita 72-17 Hornblenda 91-24 Apatita 0.80-9 Esfena 00-0.1 Opacos 0.60-4 Otros0.20-0.9 Mendoza (1975)

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

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

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9 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.

10 Parámetros T = 25 o C v D = 2 m/y –constante–  init = 0.10 (0.01) –los resultados no dependen mucho de  init – Roca: albita NaAlSi 3 O 8 72vol%, A init =389 m 2 /m 3 cuarzo SiO 2 28vol%, A init =756 m 2 /m 3 Minerales secundarios: gibsita (Al(OH) 3 ), caolinita (Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ) paragonita (NaAl 3 Si 3 O 10 (OH) 2 ). A init  10 -4 m 2 /m 3 Especies en solución: Al 3+,Al(OH) 2+,Al(OH) 2 +,Al(OH) 3 (aq),Al(OH) 4 -, H 4 SiO 4 (aq),H 3 SiO 4 -,Na +,H +,OH -,H 2 O Agua de entrada: Solución muy diluida, pH 4.3

11 Reacciones log K 2.65 - 4.00 -34.00 7.56 18.65 9.02 17.90 25.20 33.30 -9.47 -14.00

12 Cinética Albita g = |  G|/RT = |ln  |; n 2 = 8.4x10 -17 ; m 1 = 15.0; m 2 = 1.45 pHk 1 (mol/m 2 /s)k 2 (mol/m 2 /s) n pH<51.42x10 -10 1.27x10 -11 0.49 5  pH  85.04x10 -13 4.52x10 -14 0 pH>82.01x10 -15 1.80x10 -16 -0.3 Cuarzo k = 4.17x10 -14 mol/m 2 /s

13 Gibsita pHk dis (mol/m 2 /s)k ppt (mol/m 2 /s) n pH<55.21x10 -11 2.14x10 -11 0.29 5  pH  81.85x10 -12 7.60x10 -13 0 pH>87.36x10 -15 3.03x10 -15 -0.3 Caolinita (paragonita) pHk dis (mol/m 2 /s)k ppt (mol/m 2 /s) n pH  91.65x10 -13 4.95x10 -14 0.1 pH>91.31x10 -21 3.93x10 -22 -0.8

14 Cinética Equilibrio (gib,caol) Sin solapo gib-caol

15 Diagramas de fases

16 Dis. albita Ppt. gibsita, caolinita Solapo gib-caol

17 1 2 1 Dis. caolinita – ppt gibsita 2 Dis. albita – ppt caolinita

18 Zona de transición bauxita-saprolita Disolución de caolinita, precipitación de gibsita

19 Saprolita Disolución de feldespato, precipitación de caolinita

20 A m.sec.  10 -4 m 2 /m 3 A m.sec.  10 -3 m 2 /m 3 A m.sec.  10 -2 m 2 /m 3

21 A m.sec.  10 -3 m 2 /m 3 Efecto de la erosión mecánica Tasa de erosión = 0.01 mm/y = 10 m/My Conclusión: El perfil de meteorización (bauxita) se encuentra básicamente en estado estacionario