INTRODUCCIÓN
⌅Alujas et al., (2018)Alujas, Díaz, A., Almenares, Reyes, R.S., Arcial, Carratalá, F., Martirena, Hernández, J.F., (2018): Proposal of a methodology for the preliminary assessment of kaolinitic clay deposits as a source of SCMs. RILEM Bookseries. doi:10.1007/978-94-024-1207-9_5. (1), Almenares et al., (2017)Almenares, Reyes, R.S., (2017): Potencialidades de arcillas caoliníticas cubanas para la obtención de materiales cementicios suplementarios (Tesis Doctoral). Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, Santa Clara, Cuba., entre otros investigadores, consideran que la expansión de la industria del cemento a nivel global, constituye un motivo de preocupación tanto para los expertos como las autoridades del medio ambiente, motivado por los elevados volúmenes de gases de efecto invernadero (CO2) que se emiten a la atmósfera durante el proceso de calcinación de la materia prima mineral en los hornos rotatorios industriales. En ese sentido, las empresas cementeras productoras, se interesan cada vez más por establecer nuevas estrategias de expansión que ofrezcan alternativas ecológicas cada vez más eficientes, con el propósito de darle cumplimiento a las normas de vertimiento ambiental vigentes en los diferentes países, para ello ejecutan un número importante de proyectos (I+D+i) encaminados a la elaboración de formulaciones en base: clínquer- arcilla calcinada-caliza.
Entre los materiales cementicios suplementarios (MCS) convencionales que con tales fines se utilizan, cabe mencionar las escorias granuladas y cenizas volantes que proceden de las industrias minero-metalúrgicas, sin embargo, su utilización presenta cada vez más obstáculos, relacionados (entre otros aspectos) con las acciones de (oferta / demanda) que a mediano y/o corto plazo establecen los mercados internos de diferentes países, con el propósito de garantizar el suministro estable de los mismos a las industrias cementeras (Almenares et al., 2017Almenares, Reyes, R.S., (2017): Potencialidades de arcillas caoliníticas cubanas para la obtención de materiales cementicios suplementarios (Tesis Doctoral). Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, Santa Clara, Cuba.) . De igual forma y con similares propósitos, se emplean además regolitas de composición arcilloso-caoliníticas para la formulación de mezclas en base clínquer - arcilla calcinada (metacaolín) - caliza, dado que estas mantienen y/o incrementan la resistencia mecánica y durabilidad de la matriz cementicia, en consecuencia, el consumo energético y la emisión de gases de efecto invernadero a la atmósfera disminuye, tal como lo refieren Alujas et al., (2018)Alujas, Díaz, A., Almenares, Reyes, R.S., Arcial, Carratalá, F., Martirena, Hernández, J.F., (2018): Proposal of a methodology for the preliminary assessment of kaolinitic clay deposits as a source of SCMs. RILEM Bookseries. doi:10.1007/978-94-024-1207-9_5. (1) y Almenares et al., (2017)Almenares, Reyes, R.S., (2017): Potencialidades de arcillas caoliníticas cubanas para la obtención de materiales cementicios suplementarios (Tesis Doctoral). Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, Santa Clara, Cuba. entre otros investigadores.
Por su parte, Benítez et al., (2023)Benítez, Frómeta, P., Estévez, Cruz, E., Peñalver L.L., (2023): Cartografía de los depósitos cuaternarios a partir de datos de pozos en el NNW de la Cordillera de Guaniguanico, Cuba. Cuaternario y Geomorfología. 37 (1-2). 51-76, https://doi.org /10.17735/ cyg. v37i1-2.94098 citando a Cohen et al., (2010)Cohen, D. R., Kelley, D. L., Anand, R., Coker, W.B. (2010). Major advances in exploration geochemistry, 1998-2007. Geochemistry: Exploration, Environment, Analysis, 10 (1). 3-16. https://doi.org/10.1144/1467-7873/09-215., definen la regolita en su concepto más amplio, como aquel material de origen supergénico que cubre la roca fresca de diversas composiciones petromineralógicas, al unísono constituye un testigo importante e inequívoco de las condiciones del clima, la paleogeografía, el paleorelieve y la geología. Para la cartografía de la superficie resulta crucial debido a su correspondencia con las formas del terreno.
Por lo expuesto, la búsqueda de fuentes alternativas de MCS a partir del proceso de calcinación de las arcillas caoliníticas (metacaolín) a temperaturas que oscilan entre los 600 y 700 0C, resulta un tema de investigación y vigencia actual, dada la abundancia relativa de los citados recursos geológicos en los yacimientos que se ubican en diferentes regiones del país.
En Cuba, en concordancia con la Norma Cubana (NC TS 528: 2013Norma Cubana NC TS 528. 2013. Cemento hidráulico - Puzolanas- Especificaciones.) y las modificaciones propuestas por Alujas et al., (2018)Alujas, Díaz, A., Almenares, Reyes, R.S., Arcial, Carratalá, F., Martirena, Hernández, J.F., (2018): Proposal of a methodology for the preliminary assessment of kaolinitic clay deposits as a source of SCMs. RILEM Bookseries. doi:10.1007/978-94-024-1207-9_5. (1), se indicaron los parámetros tanto primarios como complementarios de calidad que deben cumplir las menas que proceden de depósitos caoliníticos cubanos, para la posterior elaboración de mezclas en base clínquer-arcilla calcinada-caliza y obtención de cemento de bajo carbono (LC3). Al respecto cabe añadir además, la influencia determinante que tiene en la respuesta de la actividad puzolánica de la formulación de clínquer-arcilla calcinada - caliza del cemento, en este caso de bajo carbono (LC3) que se elabore, el grado de (orden-desorden) del mineral caolinítico presente en la composición mineral de las menas en los yacimientos, por tal motivo debe tenerse en cuenta también y evaluarse mediante la aplicación de alguna de las técnicas instrumentales de análisis estructural con que se disponga al efecto en cada país, tal como plantearon Almenares, (2017)Almenares, Reyes, R.S., (2017): Potencialidades de arcillas caoliníticas cubanas para la obtención de materiales cementicios suplementarios (Tesis Doctoral). Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, Santa Clara, Cuba., Figueredo (2017)Figueredo, Torres, J.L., (2017): Influencia del orden estructural de la caolinita sobre la actividad puzolánica. Tesis en Opción al Título de Ingeniero en Metalurgia y Materiales. Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa “Dr. Antonio Núñez Jiménez, Facultad de Metalurgia y Electromecánica, departamento de Metalurgia Química. y Alujas et al., (2018)Alujas, Díaz, A., Almenares, Reyes, R.S., Arcial, Carratalá, F., Martirena, Hernández, J.F., (2018): Proposal of a methodology for the preliminary assessment of kaolinitic clay deposits as a source of SCMs. RILEM Bookseries. doi:10.1007/978-94-024-1207-9_5. (1) entre otros.
De ahí que, que la situación problémica de la investigación que se plantea consiste en que, no se dispone de información actualizada en relación con la clasificación e intensidad que determinó el espesor de mineral arcilloso útil presente en la regolita acumulada durante el proceso de meteorización en la zona del sector “Cayo Guam” que se evalúa, asimismo, en qué medida, ese proceso resultó similar o no en magnitud al de la regolita que se investigó en etapas pretéritas en una zona aledaña del propio sector, hecho que imposibilita, en el momento actual, la toma de decisiones para el aprovechamiento integral de la materia prima mineral a mediano o corto plazo para su posible empleo en la industria de materiales de la construcción en el municipio Moa".
Por lo expuesto, el problema que se plantea es el siguiente: “Se desconoce como transcurrió el avance del procceso de meteorización que tuvo lugar en la regolita de gabro del sector “Cayo Guam” en el área de muestreo evaluada en la presente investigación”.
De igual forma, el objeto de estudio considera: “Los índices de meteorización química, así como el uso de las técnicas combinadas de Análisis Térmico (TG-DTG-DDTG), que determinaron la clasificación, regularidades de composición mineral y espesor de mineral arcilloso útil que se sucedieron durante las neoformaciones de meteorización en la regolita de gabro en la zona del sector “Cayo Guam” que se investigó”.
El objetivo general es : “Caracterizar el proceso de meteorización en de la regolita de gabro del sector “Cayo Guam” que permita proponer sus potencialidades de uso actual en el municipio Moa”.
Como objetivos específicos se plantearon los siguientes:
-
Realizar el muestreo representativo -desde la profundidad hasta la superficie del perfil de regolita- del sector objeto de investigación.
-
Determinar la composición química y de fases de cada una las muestras seleccionadas.
-
Calcular los índices de meteorización: (1) índice químico de alteración (CIA); (2) máfico-ultramáfico (UMIA), (3) lateritización (IOL), a fin de establecer las litologías correspondientes e intensidad del proceso global de meteorización que transcurrió en el perfil.
-
Proponer potencialidades de uso que resulten más atractivas para la regolita del sector sobre la base de los resultados obtenidos.
A fin de darle respuesta al problema científico, se propuso la siguiente hipótesis de investigación (causa-efecto): “Mediante el cálculo de los índices de meteorización; CIA, UMIA e IOL, así como la identificación de los minerales presentes en la regolita de gabro del sector “Cayo Guam”, se dispondrá de información veraz acerca de la intensidad y clasificación del proceso de meteorización, así como del espesor de mineral útil que posibilite su posterior empleo como fuente de materia prima para la industria de materiales de la construccción en el municipio Moa, finalmente”.
MATERIALES Y MÉTODOS
⌅En las Figuras 1 y 2 se muestra el mapa geológico en el que se señalan, coordenadas Lambert y vista general del perfil de regolita objeto de investigación, representado como parte del complejo ofiolítico de gabro del macizo Sagua - Moa - Baracoa dentro del contexto geológico regional, ampliamente diseminado en toda el área de estudio (Njila y Díaz-Martínez, 2016Njila, T., Díaz-Martínez, R. (2016): Estudio químico-mineralógico de los perfiles lateríticos ferrosialíticos en los sectores Téneme, Farallones y Cayo Guam, en el noreste de Cuba. Revista Geológica América Central. 54: 67-83, doi: 10.15517/rgac. v54i0.21149.). Dentro ellas destacan, por su interés actual, las litologías propias del complejo cumulativo básico pertenecientes a la corteza oceánica, representada a su vez por extensos cuerpos de gabroides en forma de diques, con rasgos propios de gabros bandeados en la base del complejo, mientras que hacia la parte superior se aprecia la textura propia de los gabros isotrópicos, señalándose la presencia adicional de afloramientos arcillosos de regolitas caoliníticas con potencias que alcanzan en el caso de la regolita de “Cayo Guam” entre 0.5 - 16.3 m (OMoa-b). Se señala, además, que el muestreo de la regolita se realizó en la margen contraria del río del mismo nombre al que realizaron con anterioridad los referidos investigadores.
En la tabla I se señala la zonalidad litológica del perfil de regolita seleccionado, para ello se tuvieron en cuenta los criterios de clasificación propuestos por Lavaut-Copa et al., (2022)Lavaut, Copa, W. D., Capote, Marrero, C.R., Cobiella, Reguera, J.L., Alonso, Pérez, J.A., Torres, Rodríguez, D., Milia, González, I., Torres, La Rosa, M., de la Paz, Marrero, D., Revé, Barrio, L., González, Castellano, D., San Jorge, W, A., (2022): Mapas Mineragénicos 1:250 000 de Cuba. Anales de la Academia de Ciencias de Cuba, Vol. 12, No. 2. que consideran las características litológicas y consistencia final de la regolita, parámetros que de conjunto determinan el grado de madurez del perfil de meteorización que se investiga.
| Muestra | Intervalo (m) | Litología |
|---|---|---|
| OMoa b-8 | 0.00 - 0.10 | Alcreta |
| OMoa b-6 | 0.10 - 0.50 | Laterita típica nodular |
| OMoa b-5 | 0.50 - 1.80 | Sialitita alumoferrosa no nodular |
| OMoa b-4 | 1.80 - 4.30 | Sialitita alumínica no nodular |
| OMoa b-3 | 4.30 - 14.30 | Saprolita fina alumínica |
| OMoa b-2 | 14.30 - 16.30 | Saprolita gruesa alumoferrosa |
| OMoa b-1 | 0.00 - 0.00 | Gabro (protolito) |
Equipos y selección de parámetros
⌅Composición química de elementos mayoritarios
⌅Para la determinación de la composición química de elementos mayoritarios en las muestras analizadas, se procedió inicialmente a la digestión, mediante fusión con metaborato de litio (LiBO2) en un equipo (Fluxy) modelo M-4 de la Corporation Scientifique Claisse Canada, Quebec, 2010, el cual posee tres quemadores. De cada tipo de muestra se pesaron 500 mg los que fueron mezclados con 2,5 g de metaborato de litio (LiBO2) y fundidos en el equipo automatizado de fusión. Finalmente, la muestra resultante se lixivió con posterioridad con 50 mL de HCl 1,75 mol* L-1.
Las medidas de las intensidades de las líneas de emisión se realizaron en un espectrómetro ICP-OES, modelo Spectro ARCOS del Lab. “Elio Trincado” de la Empresa Geominera Oriente, con observación radial del plasma y comercializado por la empresa SPECTRO Analytical Instruments, Alemania. Los parámetros se listan en la Tabla II.
| Parámetro | Valor |
|---|---|
| Tipo cámara de nebulización | Ciclónica vidrio |
| Potencia radiofrecuencia | |
Composición mineral
⌅Con la finalidad de obtener la composición de los minerales térmicamente activos presentes en la regolita de gabro de Moa, en particular las arcillas e impurezas (goethita, alumogoethita y gibbsita), se registraron termogramas simultáneos de Termogravimetría (TG), así como su primera y segunda derivada (DTG, D2TG), en el termoanalizador modelo STA 449 F3 de la firma alemana NETZSCH del CIPIMM. Los parámetros de operación se listan en la tabla III. Como aspecto de interes se señala que, en el caso del análisis cuantitativo mediante el uso de dicha técnica, el error relativo es ± 5.00 % para concentraciones altas y medias, mientras que en el caso de concentraciones bajas de los minerales que se identificaron, dicho error relativo osciló entre 8 y 10%.
| Régimen de calentamiento | Dinámico |
| Masa de muestra (mg) | Se consigna en cada termograma |
| Masa del material de referencia | 60.00 mg (α-Al2O3) |
| Tipo de crisoles | Al2O3 (tamaño estándar) |
| Material del horno | SiC (T amb - 15000C) |
| Gas en cámara de calentamiento | Aire |
| Flujo gas protector | 200 ml/min (Ar) |
| Velocidad de calentamiento | 10.0 K /min |
| Sensibilidad de la termobalanza | 0.001 mg - 35.0 g |
| Sensibilidad termogramas ATD y TG | - 0.001 - 5000 µV/mg |
| Tiempo total de medición | 1h 37 min y 10 seg. |
| Intervalo de temperatura | 27-10000C |
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
⌅Descripción petrográfica del gabro bandeado de la región de Moa
⌅Las características petrográficas del gabro olivínico bandeado de la región de Moa, el cual presenta a su vez estructura masiva y textura alotriomórfica, granular bandeada; en algunos sectores poiquilίtica, mientras que los cristales se desarrollan en forma de granos finos a gruesos. Los principales minerales son: plagioclasa, clinopiroxeno, olivino, mientras que el ortopiroxeno resulta escaso. Las plagioclasas constituyen el 45% del volumen de la roca, son de composición labradorita (AN54). Se observa en un sector plagioclasas pequeñas, de bordes redondeados que varían de 0.36 mm a 1.28 mm. En otro se presenta una granulometría gruesa, con formas tabulares anchas, a veces intersticial, cuyos tamaños son aproximadamente de 4,2 x 1,6 mm. En general, son cristales frescos, pero en algunas zonas hay cristales con manchas oscuras de aspecto criptocristalino y relieve alto, constituido por una mezcla de calcita y caolinita (Colectivo de autores, IGP-SGC, 2018Colectivo de autores IGP-SGC (2018): Sistema de clasificación de las rocas cubanas. Editorial. Centro Nacional de Información Geológica. IGP-SGC. La Habana. ISBN 978-959-7117-91-9.).
El clinopiroxeno generalmente, es del tipo augita de forma irregular e intersticial, generalmente anfibolitizado, representa el 30% de la composición de la roca, mientras que el ortopiroxeno resulta escaso (1-2%), también de forma irregular e intersticial, de baja birrefringencia y con mayor grado de alteración. Se observan inclusiones de pequeños granos de magnetita de forma subhédricas. Por su parte, el olivino representa el 20% de la composición petrológica de la roca, aparece en forma intersticial y en cristales xenomórficos. El mismo se encuentra serpentinizado, atravesado por vetas de crisotilo, magnetita segregada en los retículos y además de clorita, observándose desarrollo de iddingsita.
Composición química y mineral de la regolita
⌅En la tabla IV se exponen los resultados del análisis químico de elementos mayoritarios, con la finalidad de determinar sus principales regularidades, calcular los índices de meteorización, valorar al unísono sus potencialidades como posibles fuentes de MCS y en la industria de cerámica roja para la confección de ladrillos en base arcilla calcinada.
| Desde (m) | Hasta (m) | Muestra | Al2O3 (%) | SiO2 (%) | Fe2O3 (%) | CaO (%) | MgO (%) | Na2O (%) | FeO (%) | Cr2O3 (%) | PPI (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2ND | 0.10 | 8 | 46,03 | 9,44 | 15,59 | 0.67 | 0.75 | 0.21 | 0.10 | 0.77 | 25.92 |
| 0.00 | 0.50 | 6 | 11,02 | 8,04 | 64,00 | 0.94 | 1.05 | 0.21 | 0.10 | 2.61 | 11.24 |
| 0.50 | 1.80 | 5 | 31,60 | 32,50 | 17,07 | 0.70 | 0.70 | < 0.1 | 0.41 | 0.20 | 15.70 |
| 1.80 | 4.30 | 4 | 31,50 | 35,82 | 15,16 | 0.61 | 0.79 | < 0.1 | 0.10 | 0.16 | 14.34 |
| 4.30 | 14.30 | 3 | 33.20 | 48.90 | 12.28 | 0.80 | 0.86 | < 0.1 | 0.10 | 0.21 | 14.29 |
| 14.30 | 16.30 | 2 | 26,00 | 35,50 | 17,10 | 1.06 | 1.47 | < 0.1 | 0.10 | 0.14 | 18.75 |
| 0.00 | 0.00 | 1 (gabro; protolito) | 19,10 | 48,90 | 7,70 | 6.72 | 8.97 | 1.49 | 3.24 | 0.13 | 2.45 |
Para el análisis de regularidades de composición química en cada zona del perfil objeto de investigación, se analizó tanto el comportamiento de la relación SiO2/Al2O3, como el cambio que experimentaron los tenores de Fe2O3 desde la profundidad hasta la superficie de la regolita.
Los resultados (Figura 3) señalan disminución abrupta de la relación SiO2/Al2O3 a partir de la zona de saprolita gruesa de la regolita (prof.: 14.30 -16.30 m) hasta la superficie del perfil, motivado por la neoformación de la plagioclasa cálcica albitizada presente en la composición petromineralógica del protolito (gabro olivínico) en arcillas caoliníticas, hecho que se verificó con posterioridad mediante el empleo del Análisis Térmico. De igual forma, en relación con los tenores de óxido de hierro-III (figura 4b) se observó un comportamiento similar desde la profundidad a la superficie, hecho que se justifica por el incremento de minerales oxidados formados a partir de las reacciones de neoformación del olivino presentes en la composición petromineralógica del protolito (goethita, alumogoethita y hematita) cuyos resultados semicuantitativos se muestran en las tablas V, VI, VII, VIII, IX, X, mientras que en las figuras 5, 6, 7, 8, 9 y 10 se presentan los termogramas (TG-DTG-DDTG) correspondientes.
| Minerales identificados | T (máx.) endoefecto DTG (OC) | Factor estequiométrico de cálculo | Contenido mineral (%) |
|---|---|---|---|
| Alumogoethita; α-(Fe, Al)OOH; 7 %mol Al | 333 | 9.29 | 78 |
| Halloysita | 500 | 8.20 | 4 |
| Total | 82 | ||
| Minerales identificados | T (máx.) endoefecto DTG (OC) | Factor estequiométrico de cálculo | Contenido mineral (%) |
|---|---|---|---|
| Gibbsita; α-(Fe, Al) OOH | 292 | 2.89 | 8 |
| Alumogoethita; α-(Fe, Al) OOH; 7 %mol Al | 333 | 9.30 | 10 |
| Caolinita (estructura desordenada, Md) | 538 | 7.17 | 64 |
| Total | 82 | ||
| Minerales identificados | T (máx.) endoefecto DTG (OC) | Factor estequiométrico de cálculo | Contenido mineral (%) |
|---|---|---|---|
| Gibbsita; Al(OH)3 | 281 | 2.89 | 3 |
| Goethita; α-FeOOH | 313 | 9.90 | 9 |
| Caolinita (estructura desordenada) | 537 | 7.17 | 71 |
| Total | 83 | ||
| Minerales identificados | T (máx.) endoefecto DTG (OC) | Factor estequiométrico de cálculo | Contenido mineral (%) |
|---|---|---|---|
| Gibbsita; Al(OH)3 | 287 | 2.89 | 3 |
| Alumogoethita; α-(Fe, Al) OOH, 5 %mole Al | 322 | 9.70 | 4 |
| Caolinita (estructura desordenada; Md) | 547 | 7.17 | 78 |
| Total | 85 | ||
| Minerales identificados | Temp. (máx.) endoefecto DTG (OC) | Factor estequiométrico de cálculo | Contenido mineral (%) |
|---|---|---|---|
| Gibbsita; Al(OH)3 | 277 | 2.89 | 7 |
| Alumogoethita; α-(Fe, Al) OOH; 4 %mol Al | 318 | 9.80 | 10 |
| Caolinita (estructura desordenada, Md) | 530 | 7.17 | 66 |
| Total | 83 | ||
| Minerales identificados | Temp. (máx.) endoefecto DTG (OC) | Factor estequiométrico de cálculo | Contenido mineral (%) |
|---|---|---|---|
| Goethita; α-FeOOH | 285 | 9.90 | 15 |
| Gibbsita; Al(OH)3 | 316 | 2.89 | 63 |
| Caolinita (estructura desordenada, Md) | 530 | 7.17 | 14 |
| Total | 92 | ||
A partir de la información mineralógica que se reporta y sobre la base de resultados del análisis químico de elementos mayoritarios, se procedió a realizar entonces el cálculo de los índices de meteorización química, con el objetivo de determinar el grado de descomposición e intensidad del proceso de meteorización que transcurrieron en la regolita objeto de investigación.
Nadlonek y Bojakowska (2018)Nadlonek, W., Bojakowska, I. (2018). Variability of chemical weathering indices in modern sediments of the Vistula and Odra Rivers (Poland). Applied Ecology and Environmental Research. 16(3): 2453 - 2473. ISSN 1785 0037. entre otros, plantean que el cálculo de los índices se fundamenta en diferentes expresiones molares que se establecen entre los analitos químicos interelementales de menor movilidad geoquímica; ej. Al2O3, TiO2, con aquellos que presentan mayor movilidad bajo condiciones geológicas supergénicas; ej: CaO, Na2O, K2O. Como aspecto de interés se señala, además, que la utilización de un tipo de índice u otro, dependerá de la naturaleza y neoformaciones que se establecen entre protolito / regolita. En el caso del perfil evaluado, se seleccionaron los índices de meteorización; IOL, CIA y UMIA, cuyas expresiones de cálculo y resultados se muestran en las tablas XI y XII, respectivamente.
| ÍNDICE | Fórmula de cálculo | Referencia |
|---|---|---|
| Índice Químico de Alteración (CIA) | 100* [Al2O3 / moles (Al2O3+ CaO+ Na2O + K2O)] | Nesbitt y Young (1984,1989) |
| Índice de Lateritización y/o Bauxitización (IOL; IOB) | 100* [(Al2O3 + Fe2O3 total) / (Al2O3+ SiO2 + Fe2O3 T)] | Babechuk et al, (2014) |
| Índice de Alteración Máfico - Ultramáfico (UMIA) | 100* [(Al2O3+Fe2O3(t) / (Al2O3+MgO+CaO+Na2O+Fe2O3 T) | Aiglsperger et al., (2015) |
| Muestra | Intervalo (m) | Litología | IOL (%) | UMIA (%) | CIA (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| OMoab-8 | 0.00 - 0.10 | Alcreta | 77.78 | 94.07 | 96.56 |
| OMoab-6 | 0.10 - 0.50 | Laterita Típica (Nodular) | 79.21 | 91.56 | 83.79 |
| OMoab-5 | 0.50 - 1.80 | Sialitita Alumoferrosa (no Nodular) | 43.68 | 93.32 | 96.08 |
| OMoab-4 | 1.80 - 4.30 | Sialitita Alumínica (no Nodular) | 40.42 | 92.77 | 96.28 |
| OMoab-3 | 4.30 - 14.30 | Saprolita Fina Alumínica | 38.67 | 91.85 | 95.75 |
| OMoab-2 | 14.30 - 16.30 | Saprolita Gruesa Alumoferrosa | 38.04 | 86.32 | 92.38 |
| OMoab-1 | 0.00 - 0.00 | Protolito (gabro) | 23.93 | 41.09 | 56.43 |
Los resultados de la tabla anterior informan, en primer lugar, valores de significación para los índices UMIA y CIA en la zona de saprolita y sialitita respectivamente (UMIA = 91.85 - 93.32%; CIA= 92.38-96.08%), asimismo se advierte desde los niveles más profundos de la regolita (prof.: 14.30-16-30m; UMIA = 86.32%; CIA= 92.38%), cambios bruscos si estos se comparan con los que se reportaron en el protolito, motivado por la neoformación mineralógica de la plagioclasa en arcillas del grupo de la caolinita fundamentalmente.
Por su parte, los resultados del índice de lateritización (IOL) confirmaron que, en el perfil del Sector, se sucedieron dos eventos de meteorización simultáneos; lateritización (IOL = 79.21%) y alitización; (IOL=77.78%) ambos de elevada intensidad, con neoformación de arcillas caoliníticas a minerales bauxíticos (gibbsita), hecho que justificaría en este caso la presencia adicional de los bloques flotantes de alcreta que se observan en la superficie de la regolita (Figura 2).
Como aspecto de interés se señala que las diferencias que se observan en los índices de meteorización evaluados, se relacionan de forma directa con el factor microrelieve tipo colina que caracteriza el perfil objeto que se investigó, en consecuencia, el incremento brusco que se observa para los valores de los índices: UMIA (86.32%); CIA (92.38%), a partir de la zona más profunda de la regolita (prof.:14.30-16.30m).
Por otra parte, los resultados del CIA que obtuvieron Njila y Díaz-Martínez (2016)Njila, T., Díaz-Martínez, R. (2016): Estudio químico-mineralógico de los perfiles lateríticos ferrosialíticos en los sectores Téneme, Farallones y Cayo Guam, en el noreste de Cuba. Revista Geológica América Central. 54: 67-83, doi: 10.15517/rgac. v54i0.21149. en cinco muestras de regolita evaluadas (99.02-99.29%), a partir del muestreo se realizó en la margen contraria del río “Cayo Guam”, comparados con los que se obtuvieron en la presente investigación, resultaron ser de orden similar a los que se reportaron en la presente investigación, en consecuencia, confirman la extrema intensidad de los procesos de meteorización que transcurren en las regolitas de gabro en dicha región.
En relación con el posible empleo de las arcillas de la región de Moa, Brocard (2011)Brocard, Rivera Y.(2011): Evaluación de mezclas de arcillas de la región de Centeno y arena sílice residual para su utilización en la industria cerámica. Trabajo de Diploma. Instituto Superior Minero-Metalúrgico de Moa “Dr. Antonio Núñez Jiménez”. Facultad de Metalurgia-Electromecánica, Especialidad de Metalurgia. evaluó la regolita del sector “Centeno” en la industria de cerámica roja. Los resultados que se lograron cumplen los requisitos que establecen las normas cubanas NC 360: 2005Norma Cubana NC 360: 2005: Ladrillos y bloques cerámicos de arcilla cocida. Requisitos.; NC 359: 2005Norma Cubana NC 359: 2005: Ladrillos y bloques cerámicos de arcilla cocida. Método de ensayo., para la confección de ladrillos cerámicos con arcilla calcinada, asimismo, la mezcla conformada a partir del 40% de arcilla cocida, 57% de arena sílice residual y 3% de agua arrojó los mejores resultados, atendiendo a las propiedades físico-mecánicas y rangos que establecen ambas normas cubanas para la confección de ladrillos cerámicos y bloques cerámicos conformados con arcilla calcinada, resultados que pudieran extrapolarse a los de la regolita objeto de investigación, en particular las muestras: Omoa b-2,3,4 y 5, respectivamente.
Por otra parte, a partir de los resultados que se muestran en la tabla XIII, se concluyó además que la regolita evaluada del citado sector muestra potencialidades de empleo como fuente de materiales cementicios complementarios (MC) base metacaolín, por dicho motivo, las posibilidades de uso de dicha regolita se diversificarían, excepto la muestra de alcreta (Omoab-8), dado que la misma no cumple la NC TS 528: 2013 correspondiente.
| Muestras | Sector | % Caol. (mín.) | % Al2O3 | Al2O3/SiO2 | % PPI | % Na2O | % CaO | % SO3 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Omoab-5 | “Cayo Guam” | 63.85 | 31,60 | 0.97 | 15.70 | < 0.1 | 0.70 | n. d |
| Omoab-4 | 71.14 | 31,50 | 0.88 | 14.34 | < 0.1 | 0.61 | n. d | |
| Omoab-3 | 77.57 | 33.20 | 0.66 | 14.29 | < 0.1 | 0.80 | n. d | |
| Omoab-2 | 65.57 | 26,00 | 0.73 | 18.75 | < 0.1 | 1.06 | n. d | |
| NC TS 528: 2013(MCS) | 40 (B) | > 18.0 (B) | > 0.3 (B) | > 7.0 (B) | < 3.0 (C) | 3.0 Max. (C) | 3.0 Max. (C) | |
Simbología:
B - Parámetros de calidad de la materia prima mineral (básicos, estricto cumplimiento)
C- Parámetros de calidad complementarios de la materia prima mineral según la NC 528: 2013.
(*)- Contenido másico de caolinita (%), estimado a partir del resultado de los termogramas TG-DTG de las muestras.
n.d- No se determinó.
A partir de los criterios de Lavaut-Copa (2019, 2022Lavaut, Copa, W. D., Capote, Marrero, C.R., Cobiella, Reguera, J.L., Alonso, Pérez, J.A., Torres, Rodríguez, D., Milia, González, I., Torres, La Rosa, M., de la Paz, Marrero, D., Revé, Barrio, L., González, Castellano, D., San Jorge, W, A., (2022): Mapas Mineragénicos 1:250 000 de Cuba. Anales de la Academia de Ciencias de Cuba, Vol. 12, No. 2. ), se plantea que, durante el avance de la meteorización, tuvo lugar la saprolitización y sialitización de la plagioclasa cálcica albitizada (labrador-bytownita), de forma paralela, el olivino y los piroxenos presentes en la composición del protolito, proceso que transcurrió según la siguiente secuencia de reacciones de neoformación:
1. Saprolitización-sialitización:
| CaAl2Si2O8 (s) + H2O + 2H+ (ac) | ⇒ | Ca2+ (ac) + Al2Si2O5(OH)4 (s) |
| Labrador | Caolinita |
2. Lateritización
| (Mg, Fe)2SiO4 (s) + 3/2 O2(g) + 5H2O | ⇒ | 2FeOOH(s) + H4SiO4 (ac) + 2Mg2+ (ac) + 4OH- (ac) |
| Olivino-fayalita | Goethita |
3. Alitización de la caolinita:
| Al2Si2O5(OH)4(s) + 5H2O | ⇒ | 2Al(OH)3 (s) + 2H4SiO4 (ac) |
| Caolinita | Gibbsita |
Tal comportamiento se relaciona con el factor microrelieve, fundamentalmente en este caso típico de colina donde se produjeron las reacciones de neoformación en dicha regolita, por consiguiente la acumulación, redistribución y evacuación selectiva de los componentes químicos, que concluyó con el asentamiento de los minerales neoformados que determinaron el espesor de la regolita en la zona de saprolitas y sialititas, hecho que se constató en los valores de los índices CIA y UMIA reportados (tabla XII), lo que permitió clasificar dicha regolita como caolinítica (sialitítica simple), dada la neoformación de minerales de un mismo grupo estructuro-laminar de arcillas (1:1); caolinita y halloysita respectivamente.
CONCLUSIONES
⌅-
En la regolita del sector “Cayo Guam”, la disminución brusca de la relación SiO2/Al2O3 desde la profundidad haste la superficie de la regolita (prof.: 14.30 - 16.30m; UMIA = 86.32%; CIA= 92.38%), señala la extrema intensidad del proceso de meteorización (grado VI), a partir de la reacción de neoformación de la plagioclasa cálcica (labrador) presente en la composición petromineralógica del gabro bandeado del citado sector en Moa, en mezclas de arcillas -de bajo orden cristalino- del grupo de la caolinita, lo que permitió clasificar dicha regolita desde el punto de vista mineralógico como caolinítico (sialitítico simple).
-
El valor del índice de lateritización (IOL) que se obtuvo en la zona superficial del perfil de “Cayo Guam” (IOL= 79.21%), confirma la extrema intensidad del proceso de meteorización, dado el incremento de los tenores de Fe2O3 desde la profundidad hasta la zona superficial de la regolita, con el subsiguiente proceso de alitización y formación de alcreta de composición gibbsίtica finalmente.
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El comportamiento de los índices de meteorización en el citado perfil, guarda relación directa con el factor microrelieve tipo colina, en consecuencia, el drenaje de las aguas, la desintegración mecánica y descomposición química gradual del protolito (gabro) con la acumulación, redistribución y evacuación selectiva de sus componentes químicos y neoformación de minerales arcillosos del grupo de la caolinita de estructura desordenada se propicia, eventos que al unísono determinaron los elevados valores de los índices de meteorización UMIA y CIA, respectivamente.
-
Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en la regolita del sector se concluye que dicha regolita muestra potencialidades para su posible empleo en la confección de elementos de cerámica roja y/o como fuente de materiales cementicios suplementarios (MCS) en la formulación de cemento de bajo carbono (LC3), hecho que permite la diversificación de estas para su posterior empleo a mediano o corto plazo en la industria de materiales de la construcción de Moa.
RECOMENDACIONES
⌅Se propuso llevar a cabo nuevas investigaciones relacionadas con la determinación cuantitativa del metal crítico escandio (Sc), así como de otros elementos de las tierras raras (ETR) presentes en la composición mineral de la regolita y vinculados a las arcillas caoliníticas como a los minerales de oxidados de hierro (goethita, alumogoethita, hematita) a través de mecanismos de adsorción y/o en posiciones estructurales en los citados minerales, esto motivado por los contenidos másicos que se reportaron en rocas máficas cubanas, los cuales resultaron ser en el caso del Sc, del orden de 3,5 veces mayor que en las correspondientes rocas ultramáficas, según indicó Lavaut-Copa (2015)Lavaut, Copa, W.D (2015): Las bajas concentraciones metaliferas: reto de la actividad minero-metalúrgica cubana. Geoinformativa. 9. (1). 17-21. citando a Kudelasek (1989), esto sin dudas, si las investigaciones tecnológicas resultaran positivas, permitirá la toma de decisiones acerca del aprovechamiento integral de esa materia prima mineral de manera sostenible de las regolitas en todo el sector “Cayo Guam” en Moa, dada la abundancia relativa de estos recursos geológicos en la región y las potencialidades de uso que se proponen para el producto arcilloso previa calcinación (metacaolín).