Recursos minerales: Arcillas Ada Contreras Alberto Espinoza

Temas a tratar 1 Características generales de las arcillas Que son Características física y químicas 2 Minerales de arcillas y su formación Tipos de minerales Ambientes de formación 3 Yacimientos de arcillas Principales yacimientos en Chile y en el mundo 4 Importancia y usos de las arcillas 5 Problemas asociados

¿Qué son las arcillas? Existen múltiples definiciones: Roca sedimentaria, en la mayor parte de los casos de origen detrítico, con características bien definidas Término granulométrico, que abarca los sedimentos con un tamaño de grano inferior a 2 μm Material natural que cuando se mezcla con agua en la cantidad adecuada se convierte en una pasta plástica Grupo de minerales industriales con diferentes características mineralógicas y genéticas y con distintas propiedades tecnológicas y aplicaciones

¿Qué son las arcillas? Grupo de minerales (minerales de la arcilla), filosilicatos en su mayor parte, cuyas propiedades físico-químicas dependen de su estructura y de su tamaño de grano, muy fino (inferior a 2 μm)

Características físicas y químicas Fuerte atracción por moléculas de agua Cuando un poco de arcilla es añadida al agua, esta se distribuye a través del líquido Puede absorber agua (reversible) Se hinchan o expanden Intercambio iónico Pueden liberar o atrapar iones en superficie o estructura

Minerales del grupo de las arcillas Arcillas primarias: Aquellas cuyo yacimiento se encuentra en el mismo lugar en que se formaron (Ej: Caolinita) Arcillas secundarias: Aquellas que han sido desplazadas después de su formación

Minerales del grupo de las arcillas 4 grupos principales: 1) Caolinita 2) Montmorillonita-Smectita 3) Illita 4) Clorita

Formación En general se forman en suelos, sedimentos marinos y continentales, campos geotermales, depósitos volcánicos y en rocas Rocas en contacto con agua, aire o vapor Principales mecanismos: Erosión Diagénesis Meteorización

Formación - Erosión Erosión de rocas continentales y marinas Lutitas o fangolitas Hasta 50% de arcillas Componen ~50% de los sedimentos de plataforma continental marina y cuencas oceánicas profundas Lagos, estuarios, deltas

Formación - Diagénesis Diagénesis: Alteración in-situ de minerales hacia formas mas estables Silicatos (feld-k), vidrio, carbonatos, óxidos de Fe Arcillas Disolución Recristalización

Formación - Meteorización Alteración superficial Principal mecanismo de formación de arcillas Separación física y descomposición química de minerales originales hacia minerales de arcillas.

Yacimientos en el mundo Yacimientos ball-clay ( >70% caolinita, considerable illita, poca montmorillonita) EEUU: Kentucky, Tennessee, Mississippi, Texas Reino Unido: SW Inglaterra; Devon, Dorset Checoslovaquia Unión Soviética

Yacimientos en el mundo Yacimientos de caolinita Reino Unido: SW Inglaterra EEUU: Georgia/North Carolina Bretaña, Francia Alemania Rusia España (Lugo, Valencia, Guadalajara) Mas del 50% de producción mundial

Yacimientos en el mundo Arcillas especiales Bentonita: Gran parte de Europa: Italia (isla de Ponza y Cerdeña), R.U. (Surrey, Somerset, Bedforshire), España (Almería, Toledo y Madrid). En EEUU: Wyoming, Arizona, Oklahoma. Sepiolita: España (Toledo y Madrid), EEUU y Turquía.

Yacimientos en Chile Bentonita Se ubica en la Región de Tarapacá : Arica, Parinacota e Iquique. Esta región es la única productora Su formación se atribuye a la alteración por hidratación de cenizas volcánicas.

Yacimientos en Chile Arcillas Comunes Caolinita Distribuidas entre la región de Tarapacá y los Lagos En la actualidad único yacimiento en explotación es Casa Grande en Arica Caolinita Región de Tarapacá, se ubica en el altiplano.

Mercado Producción de bentonita en 2006 (toneladas)

Mercado Montmorillonita: 46.000-62.000 CLP/kg Bentonita: ~74.000 CLP/kg

Usos generales Cerámicas, ladrillos, murallas, loza, ollas, piezas ornamentales, instrumentos musicales

Usos particulares - Bentonita Los mas importantes son: Arenas de moldeo Lodos de perforación Peletización Absorbentes Material de sellado

Usos particulares - Caolinita Uso principal en la industria papelera, mas del 50% de la producción. Fabricación de materiales cerámicos y de refractarios . Puede sustituir la resina en las pinturas. Fabricación de aislantes, caucho, pesticidas, abonos y alimentos de animales.

Usos particulares – Sepiolita/Paligorskita Se utilizan como absorbentes, soporte para aerosoles y aerogeles para pesticidas y fertilizantes, purificación de derivados del petróleo.

Problemas asociados a arcillas Uno de los más comunes es cuando se presentan arcillas expansibles, como la esmectita, en lo que es llamado suelos expansibles. Causando daños estructurales a las construcciones sobre estos suelos, pues se someten a una expansión y compresión en abundancia o ausencia de agua respectivamente. En EE.UU. ¼ de los hogares presentan este problema

Referencias 1 http://www.oakton.edu/user/4/billtong/eas100/clays.htm 2 http://pubs.usgs.gov/info/clays/ http://boletines.secv.es/upload/198827201.pdf 5 http://geology.com/articles/expansive-soil.shtml http://www.minersoc.org/pages/Archive-CM/Volume_21/21-3-261.pdf