Repositorio
Institucional

Hidalgo, Claudia

Etchevers, Jorge D.

Martinez-Richa, Antonio

Yee-Madeira, Hernani

Calderon, Hector A.

Vera-Graziano, Ricardo

Matus, Francisco

Mineralogical characterization of the fine fraction (<2 μm) of degraded volcanic soils and tepetates in Mexico

ELSEVIER

APPLIED CLAY SCIENCE

en

En México, el 70% de la superficie terrestre muestra algún grado de degradación. Una porción sustancial de estos suelos degradados se ubica en la parte central del país, donde una alta densidad de población ejerce una presión inusual sobre la tierra. El estudio de estos suelos degradados es importante debido a la consecuencia ecológica, social y económica de este componente del ecosistema. En la presente investigación se estudiaron dos tipos de suelos volcánicos degradados: uno proveniente de tepetates (una toba volcánica, parcialmente alterada y mejorada para fines de producción) y el otro, un Acrisol altamente erosionado desarrollado a partir de antiguos materiales volcánicos. Estos suelos no han sido muy estudiados y se exploran aquí debido a su potencial para secuestrar carbono. En estudios para enfocar la relación entre mineralogía y secuestro de carbono será necesario aclarar las características de la fracción fina del suelo (<2 μm). Se ha reportado que las arcillas muestran diferentes mecanismos de asociación con la materia orgánica del suelo, de acuerdo con su naturaleza. En este trabajo, se realizó una caracterización mineralógica de las fracciones finas (2-1 μm) y muy finas (<1 μm) de estos suelos, consideradas las más activas en el proceso de secuestro. La caracterización se desarrolló inicialmente mediante difracción de rayos X (DRX). Sin embargo, los resultados obtenidos con esta técnica no fueron concluyentes. Además, debido a que la DRX a veces requiere tratamientos químicos tediosos y consume mucho tiempo, se propone aquí utilizar técnicas espectroscópicas distintas a las tradicionales para definir con mayor precisión las características mineralógicas de las fracciones estudiadas. Se emplearon la transformada de Fourier infrarroja de reflectancia difusa (DRIFT), la resonancia magnética nuclear de ángulo mágico de Al-27 (Al-27 MAS NMR), la resonancia magnética nuclear de ángulo mágico de Si-29 (Si-29 MAS ​​NMR), la microscopía electrónica de transmisión (TEM), la microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM) y la espectroscopia Mössbauer. Las fracciones finas (<2 µm) de los suelos degradados están compuestas por arcillas de baja actividad: halloysitas tubulares en los tepetates de Te-Tl y caolinitas en el Acrisol. Las gruesas (2-1 µm) en Te-Tl también contienen cristobalita y albita. En Ac-At, la akaganeíta, la goetita y la hematita son los principales componentes minerales de hierro. Por esta razón, las técnicas de restauración propuestas para estos suelos degradados deben complementarse con prácticas adecuadas de fertilización que aporten al suelo elementos básicos (Ca, Mg, K y Na) que pueden perderse rápidamente y que están asociados a la baja actividad de la fracción fina. © 2009 Elsevier B.V. Todos los derechos reservados.#In Mexico, 70% of the land surface shows some degree of degradation. A substantial portion of these degraded soils are located in the central part of the country, where a high population density exerts unusual pressure on the land. The study of these degraded soils is important because of the ecological, social and economic consequence of this ecosystem component Two types of degraded volcanic soils were studied in the present research: one coming from tepetates (a volcanic tuff, partially altered and ameliorated for production purposes) and the other, a highly eroded Acrisol developed from old volcanic materials. These soils have not been much studied and are here explored due to their potential to sequester carbon. In studies to focus the relationship between mineralogy and the carbon sequestration it will be necessary to clarify the characteristics of the fine fraction of the soil (<2 mu m). Clays have been reported to show different mechanisms of association with soil organic matter, in accordance with their nature. In this paper, a mineralogical characterization was made of the fine (2-1 mu m) and very fine (<1 mu m) fractions of these soils, considered to be the most active in the sequestration process. The characterization was initially developed by using X-ray diffraction (XRD). However, the results obtained with this technique were not conclusive. In addition, due to the fact that XRD sometimes requires tedious chemical treatments and take time, it is proposed here to use spectroscopical techniques other that the traditional ones to more accurately define the mineralogical characteristics of the studied fractions. The diffuse reflectance infrared Fourier transform (DRIFT), Al-27 magic angle spinning nuclear magnetic resonance (Al-27 MAS NMR), Si-29 magic angle spinning nuclear magnetic resonance (Si-29 MAS NMR), transmission electron microscopic (TEM), high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and Mossbauer spectroscopy were employed. The fine fractions (<2 mu m) of the degraded soils are made up of low activity clays: tubular halloysites in the Te-Tl tepetates and kaolinites in the Acrisol. The coarse (2-1 mu m) ones in Te-Tl consist also of cristobalite and albite. In Ac-At, akaganeite, goethite and hematite are the principal Fe-mineral components. For this reason, the restoration techniques proposed for these degraded soils must be complemented with appropriate practices of fertilization providing basic elements (Ca, Mg, K and Na) to the soil that can be rapidly lost, and are associated with low activity of the fine fraction. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Artículo original

Se agradece al proyecto CONACYT 408899-Z y al proyecto REVOLSO ICA4-CT-2001-10052 por el apoyo financiero brindado para el desarrollo de los experimentos. Asimismo, se agradece a Jean Marc Lapetite del Laboratoire d' Etude des Transferts en Hydrologie et Environnement (LTHE) del IRD, Grenoble, Francia, a Leticia Baños de la UNAM-México por su apoyo en difracción de rayos X y a Karla A. Barrera Rivera de la Universidad de Guanajuato por su colaboración en la obtención de algunos de los resultados de este trabajo.

10.1016/j.clay.2009.11.007

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Halloysite

Tepetates

MAS NMR

Mossbauer spectroscopy

HRTEM

NUCLEAR-MAGNETIC-RESONANCE

CLAY-MINERALS

IRON-OXIDES

KAOLIN MINERALS

ORGANIC-MATTER

HALLOYSITE

TRANSFORMATION

FELDSPAR

CRYSTALLINE

PLAGIOCLASE

Halloysita

Tepetatos

RMN MAS

Espectroscopia Mössbauer

HRTEM

RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR

MINERALES DE ARCILLA

ÓXIDOS DE HIERRO

MINERALES DE CAOLÍN

MATERIA ORGÁNICA

HALLOYSITA

TRANSFORMACIÓN

FELDSPATO

CRISTALINO

PLAGIOCLASA

Chemistry, Physical

Materials Science, Multidisciplinary

Mineralogy

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Tepetates

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Mossbauer spectroscopy

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WOS:000281425700002

Mineralogical characterization of the fine fraction (&lt;2 μm) of degraded volcanic soils and tepetates in Mexico

Artículo original

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APPLIED CLAY SCIENCE

Química física

Ciencia de los materiales multidisciplinaria

Mineralogía

Chemistry, Physical

Materials Science, Multidisciplinary

Mineralogy

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0169-1317

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restringido

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CONACYT 408899-Z#REVOLSO project ICA4-CT-2001-10052

CONACYT 408899-Z#REVOLSO project ICA4-CT-2001-10052

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