Constituyentes Inorgánicos del Suelo: Fracción Mineral

El suelo está compuesto en un 50% por sólidos, de los cuales la gran mayoría son inorgánicos (más del 96%). Se forma a partir de materiales expuestos en la superficie, sometidos a procesos físicos, químicos y biológicos (edafización). La mayoría de los minerales son combinaciones de oxígeno (O) con diferentes cationes, principalmente silicio (Si) y aluminio (Al). Los sólidos inorgánicos del suelo incluyen fragmentos de la roca original, rocas parcialmente alteradas y minerales neoformados.

Fracciones Granulométricas

Son conjuntos de partículas edáficas de naturaleza mineral con diámetros comprendidos entre ciertos límites, lo que les confiere características definidas. La mayor parte de los minerales del suelo son compuestos de silicio y oxígeno (minerales silicatados).

Minerales Silicatados

Son el grupo más importante en el suelo. Poseen una unidad estructural común: un tetraedro de coordinación Si-O, con el Si en el centro rodeado de 4 átomos de O. Dependiendo del número de átomos de O que se coordinen con otro Si, se originan los grandes grupos de silicatos. La estructura se forma por la repetición de una celdilla unidad, compuesta por la asociación de tetraedros y cationes entre los grupos tetraédricos.

Desde el punto de vista edáfico, los filosilicatos son la clase más relevante. Están formados por tetraedros que comparten 3 vértices, creando planos. El cuarto vértice se une a un catión de coordinación octaédrica (Al o Mg). La estructura consiste en capas apiladas de tetraedros y octaedros, formando estructuras laminares (1:1 o 2:1). En los filosilicatos, algunos elementos pueden ser sustituidos por otros sin cambiar la estructura, fenómeno conocido como sustitución isomorfica. Las principales sustituciones son Si⁴⁺ por Al³⁺ en la capa tetraédrica y Al³⁺ por Mg²⁺ o Fe³⁺ en la capa octaédrica. Estas sustituciones aumentan las cargas negativas no compensadas.

La importancia de los silicatos radica en su abundancia y en su capacidad para retener cationes de forma temporal e intercambiable, siendo los únicos minerales del suelo que aportan una capacidad de intercambio catiónico significativa.

Tipos de Filosilicatos

• Micas: Minerales de alúmina, hierro, calcio, magnesio y minerales alcalinos, con fácil exfoliación. Sistema cristalino monoclínico, presentes en rocas ígneas. Baja capacidad de intercambio catiónico. Ejemplos: biotita y moscovita.
• Arcillas: Filosilicatos de Al hidratados, con estructuras similares a las micas, formando láminas hexagonales. Productos comunes de la meteorización y alteración hidrotermal, muy comunes en rocas sedimentarias. Incluyen:
  • Caolinita: Sin sustituciones isomorficas significativas, propias de condiciones climáticas agresivas.
  • Illita: Incluye micas arcillosas, con abundantes sustituciones isomorficas.
  • Esmectita: Presentan expansión, frecuentes en rocas sedimentarias como las lutitas.
  • Clorita: Algunas sustituciones isomorficas, poco frecuentes en suelos.

Minerales No Silicatados

Carbonatos

La unidad estructural básica es el ion carbonato (CO₃^2-), que se combina con cationes divalentes. Ejemplo: calcita (CaCO₃), con cristalización hexagonal, dureza 3, incolora, blanca, gris o amarilla. Produce efervescencia con ácido clorhídrico debido a la liberación de CO₂. La dolomita (CaMg(CO₃)₂) forma cristales lenticulares con aristas curvas y caras abombadas, de color claro o blanco.

Óxidos e Hidróxidos de Hierro

Presentes en pequeñas cantidades en la mayoría de las rocas. El oligisto (Fe₂O₃), también llamado hematita, presenta color y brillo variables, pero siempre con raya roja. Puede ser cristalizado, especular, micáceo, rojo ocre. La limonita es una mezcla de óxidos de hierro hidratados, con diversas variedades.

Sulfatos

La unidad estructural son grupos tetraédricos SO₄^2- unidos por cationes. El yeso (CaSO₄·2H₂O) se forma por hidratación de la anhidrita, con estructuras en capas paralelas de SO₄^2-. Es blando, de color transparente, blanco, gris o rojo.

Sales Solubles

Más solubles que el yeso, incluyen cloruros (halita), sulfatos (tenardita, mirabilita), carbonatos (carbonato sódico), boratos y nitratos (nitrato sódico). Tienen efectos importantes incluso en bajas concentraciones.

Factores que Afectan la Estabilidad Mineral

La estabilidad mineral depende de varios factores:

• Composición: La presencia de iones solubles y el comportamiento frente a la oxidación e hidrólisis.
• Estructura: Estructuras más abiertas son menos estables.
• Tamaño: Menor tamaño implica mayor superficie y menor estabilidad.
• Exfoliación y Fragilidad: Disminuyen la estabilidad.
• Inclusiones: Aumentan la inestabilidad.

Factores del suelo:

• Temperatura: Temperaturas elevadas favorecen la alteración.
• Humedad: El agua es el principal agente de alteración.
• Drenaje: Regula el tiempo de contacto del agua con las partículas.
• Acidez/Alcalinidad: Valores extremos de pH potencian la alteración.
• Potencial Redox: Ambiente oxidante o reductor.
• Factor Biótico: Los organismos extraen nutrientes de los minerales.

Mecanismos de Procedencia de los Minerales

• Herencia: Minerales primarios estables que pasan de la roca al suelo sin transformarse (ej: cuarzo).
• Alteración: Transformación química durante la edafización, formando minerales secundarios.
• Neoformación: Formación a partir de elementos de minerales meteorizados.

Procedencia de las Fracciones Granulométricas

• Arena Gruesa: Fragmentos de la roca madre, polimineral, tamaño entre 2 mm y 0.250 mm.
• Arena Fina: Fragmentos de roca monomineral, con alteración variable, tamaño entre 250 μm y 50 μm.
• Limo: Materiales heredados o transformados, no coloidales, tamaño entre 50 μm y 2 μm.
• Arcilla: Partículas coloidales monominerales, formadas o transformadas en el suelo, tamaño menor a 2 μm.