Field test for the demonstration of the emplacement feasibility of clay buffer material as engineered barrier in crystalline formation. Volume 1, Preliminary characterization and selection of candidate montmorillonite material
Date: 1994-09-30
Institutions: Directorate-General for Research and Innovation
Subjects: nuclear physics, physical sciences

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European Commission 

ISSN  1018-55S 

Field test for the demonstration of the 
emplacement feasibility of clay buffer material 
as engineered barrier, in crystalline formation 
(Volume 1) 
Preliminary characterization and selection of candidate 
montmorillonite material 

European Commission 

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Field test for the demonstration of the 
emplacement feasibility of clay buffer material 
as engineered barrier, in crystalline formation 
(Volume 1) 
Preliminary characterization and selection of candidate 
montmorillonite material 

J. Astudillo, C. del Olmo 
Enresa 
Calle  Emilio Vargas, 7 
E-28043 Madrid 

J.  Linares, E. Reyes, E. Barahona, F. Huertas 
CSIC-Granada 
Prof. Albareda, 1 
E-18008 Granada 

Contract  No Fl 1W/0231 

Final report 

Work carried out  under contract in the framework of the  European Atomic  Energy Community, 
R&D programme on management and storage of  radioactive waste (1985-89) 
Part A, Task 4: 'Geological disposal studies' 

Directorate-General 
Science, Research and Development 

1995 

EUR  15692/1  ES-EN 

Published by the 
EUROPEAN COMMISSION 

Directorate-General XIII 
Telecommunications, Information Market and Exploitation of Research 

L-2920 Luxembourg 

LEGAL NOTICE 

Neither the European Commission nor any person acting on behalf of 
the Commission is responsible for the use which might be made of the 
following information 

ISBN 92-826-8349-4 (Volumes 1, 2 and 3) 

Cataloguing data can be found at the end of this publication 

Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities, 1995 

ISBN 92-826-8350-8 

© ECSC-EC-EAEC, Brussels · Luxembourg, 1995 

Printed in Spain 

Reíd  Test  for the Demonstration  of the Emplacement  Feasibility...  Volume I 

A B S T R A CT 

The  work  performed  in  the  project  "Field  test  for  the  demonstration  of  the  emplacement 
feasibility  of clay buffer  material as engineered  barrier,  in crystalline  formation"  is presented 
in three different  volumes. 

This  volume  describes  the  studies  performed  on  the  bentonitic  ore  clay  deposit  from  the 

Southwest of  Spain. 

Three  main ores  were considered  (Los Trancos, Cortijo  de Archidona  and Morrón  de  Ma 
teo).  The  granulometrie  characteristics,  mineralogical  analysis,  chemical  analysis,  specific 
surface  and exchange capacity  were analyzed on the samples from  each  deposit. 

The  preliminary  study  of  the  long  term  behaviour  of  this  clay  was  included  considering 
temperatures  from  60°  to  175°C  and  potasic  chlorine  concentration  from  0,05  to  0,5.  The 
material  from  Cortijo  de  Archidona  was  selected.  The  clay  content  of  this  material  is  89% 
and  92%  of  smectite.  The  specific  surface  is  717  m/g  and  the  exchange  capacity  is  92 
meq/100 g.  The analysis of preliminary results about the hydrothermal  stability  agree with a 
longevity of at least 20.000 years at  100°C. The pH and  silica amount in the hydrothermal so 
lution depends on the temperature. 

Reíd  Test  for the Demonstration  of the Emplacement  Feasibility...  Volume I 

RESUMEN 

El  trabajo  llevado  a  cabo  en  el  proyecto  "Ensayos  de  campo  para  la  demostración  de  la 
factibilidad  del  emplazamiento  de  materiales  arcillosos  de  relleno  y  sellado  como  barreras 
de ingeniería en formaciones  cristalinas" se presenta en tres diferentes  volúmenes. 

Este Volumen  I describe los estudios  llevados a cabo  sobre el yacimiento  de arcilla  bento-

nítica del  sudeste de España. 

Tres  principales  zonas  se tomaron  en consideración  (Los Troncos, Cortijo  de  Archidona  y 
Morrón  de Mateo). Las características  granulométricas,  los  análisis  mineralógico  y químico, 
superficie  específica  y capacidad  de intercambio  fueron  determinados  sobre  las muestras  de 
cada  yacimiento. 

Se hizo un estudio preliminar de comportamiento  a largo plazo de esta arcilla,  consideran 
do temperaturas de 60° a  175 °C y concentraciones  de cloruro  potásico de 0,05  a 0,5. El  ma 
terial  del  Cortijo  de  Archidona  fue  seleccionado. El  contenido  de  arcilla  de  este  material  es 
del  89%, con  un 92% de esmectita. La  superficie  específica  es de 717  m/g  y la capacidad  de 
intercambio  es  de  92  meq/100  g.  El  análisis  de  resultados  preliminares  sobre  la  estabilidad 
hidrotermal,  da  una  longevidad  de, al  menos, 20.000  años  a  100  °C. El  pH  y  la cantidad  de 
sílice en solución hidrotermal depende de la  temperatura. 

- V-

Field Test for the Demonstration of the Emplacement  Feasibility... Volume I 

TABLE OF CONTENTS 

"|IJPI,tillWMHIIHPWIIIIIHI  M  HI 

A. 

INTRODUCTION 

A.1.  Objectives  and scientific considerations 

A.2.  Work description 

A.3.  Project organization 

B.  EXECUTIVE  SUMMARY 

Introduction 

B.1.  Selection  of Spanish clay  buffer 

B.2.  Optimization  of  Block  manufacturing techniques 

B.3.  Alternative techniques 

B.4.  Barrier  study and manufacturing  and necessary  resources 

B.5.  Construction  and characterization  of the disposal  holes 

B.6.  Placement  of the canister buffer  system 

B.7.  Conclusions 

IX 

IX 

X 

XIII 

XIII 

XV 

XV 

XVI 

XVII 

XVlll 

XVIII 

C.  INVESTIGACIÓN  DE BENTONITAS  COMO  MATERIAL  DE  SELLADO 
PARA  ALMACENAMIENTO  DE RESIDUOS  DE ALTA  ACTIVIDAD 

PARTE A: CARACTERIZACIÓN DE LAS BENTONITAS DEL AREA DE CABO DE GATA, ALMERÍA 

C.I. 

Introducción 

C I I.  Objetivos  y desarrollo 

OUI.  La región del Cabo de Gata 

CIV.  Metodología 

C.V.  Yacimiento  "Cortijo  de Archidona" 

C.VI.  Yacimiento  de "Los Trancos" 

C.VII.  Yacimiento  de "Morrón de  Mateo" 

C.VIII. Resumen  de características  y selección  de bentonitas  idóneas 

C.IX.  Bibliografía 

3 

7 

11 

23 

37 

87 

129 

171 

17g 

PARTE  B: ESTUDIOS  DE ESTABILIDAD:  EFECTOS  DE LA TEMPERATURA  Y  SALINIDAD 

I. 

II. 

III. 

IV. 

V. 

VI. 

Introducción 

Metodología 

Resultados  y discusión 

Consideraciones  finales 
Conclusión 
Bibliografía 

vil 

225 

229 

233 

3 11 

3 17 
3 2i 

Field Test for the Demonstration of the Emplacement Feasibility... Volume I 

A. INTRODUCTION 

A.1. Objectives and scientific 

considerations 

Studies performed until now have shown the im­
portant role that clay alteration processes may play 
with regard to the behaviour of those materials when 
used for backfilling in nuclear waste repositories. In 
particular, alteration processes might give rise to the 
formation of illite and chlorite. 

The envisioned procedures for emplacement of the 
clay buffer into the disposal boreholes consist either 
in emplacing loose clay around the canister followed 
by in situ compaction, or in emplacing previously 
compacted materials around the waste canisters. Re­
gardless of the mechanics of emplacement in either 
case, the conceptual studies show a difference in dry 
density: in the first case the density foreseen is 1.50 
t/m3, while of the order of 1.55 t/m3, in the second 
case. 

Some natural smectitic clays, which can be found 
in Spain, have unique characteristics: high aluminium 
content of some deposits and high magnesium con­
tent of others, within the octahedral layers of their 
crystallographic structure. This peculiarity distin­
guishes these smectitic clays by their potential of bet­
ter withstand the residual heat of the nuclear waste 
without suffering important alteration processes in 
their crystallochemical configuration, and having the­
refore, a very good retention capacity vis­à­vis mi­
grating radionuclides. Bodies of smectitic clays with 
those characteristics, montmorillonitic and saponitic 
type, are abundant in Spain and have been exploited 
for many years; specially those of Cabo de Gata 
(montmorillonitic type bentonite) and La Sagra (sa­
ponitic type bentonite); the reserves of these deposits 
are of the order of several millions of cubic meters. 

The Spanish disposal concept when this poject star­
ted calls for the placement of the nuclear waste canis­
ters in 7.5 m deep vertical boreholes of 1.5 m diame­
ter, drilles in galleries excavated in a granitic 
formation. The annular space between the canister 
and the borehole wall is to be filled with an adequate 
buffer material for which candidate materials are 
Spanish natural clays. The main purpose of the pre­
sent study is therefore, to demostrate the adequacy of 
these materials, and the feasibility of emplacement of 

clay buffer as an engineered barrier in the above 
mentioned disposal concept. This demostration will 
be made in co­operation with CEA at the Fanay Si­
lord uranium mine in France. It will complement ­but 
not duplicate ­ another experiment to be carried out 
by CEA in the same mine, with different specifica­
tions regarding the clay material tested and the dispo­
sal concept considered, and the drilling techniques. 
A previous phase will analyse the role that certain 
parameters (electric charge distribution, mineralogi­
cal composition, type and ionic concentration of the 
active solutions, temperature, pressure, etc.) play wi­
thin the whole process of waste disposal. The chemi­
cal, mineralogical, physical and mechanical characte­
ristics, as well as the exchange capacity of the two 
candidate rich smectitic clays, will be investigated. 
The modelling of the induced alteration processes 
will be initiated and the comparison between those 
and the diagenetic process of the clayey sediments, 
which give rise to the formation of the above mentio­
ned deposits, will be done. 

A.2. Work description 

1. Study of the properties 

of the candidate material 

1.1. Selection of two clay types 

■ Sampling of six bentonitic deposits, three in the 
Madrid Basin the three in the Cabo de Gata 
■ Petrographical, mineralogical and mechanical 

characterization. Hydraulic properties determi­
nation 

■ Selection of two clay types 

1.2. Characterization and stability analysis 

■ Detailed characterization of the two candidate 

clays selected: granulometrie, mineralogie and 
chemical analysis; determination of the mecha­
nical, hydraulic and thermo­mechanical pro­
perties, for both loose and compacted material: 
permeability change measurements in relation 
with water content and the density of the com­
pacted material. 

IX 

Field Test for the Demonstration of the Emplacement Feasibility... Volume I 

Long term stability analysis. It will be done in 
a high temperature and pressure cell using sali­
ne solution with different concentrations (low, 
intermediate and high), at a constante pressure, 
between 100 and 200 atmospheres. The dura­
tion of each test will be one month. The end 
product of the reactions will be evaluated by 
analysing the mineralogical and chemical va­
riations of the smectites and the composition of 
the equilibrium solution. The results will be in­
terpreted with special focus on the role of new 
mineral phases developed as a consequences of 
the test. The results will be compared with na­
tural processes occuring in clay deposits which 
could be used as a source of buffer clay. 

4,5 meters high, in which the test boreholes were dri­
lled. 

3.1. Construction and characterization 

of disposal boreholes 

■ Review of possible excavation techniques 
■ Design and specification of the disposal bo­

reholes 
■ Construction 
■ Design of plugging technique, if raisebore dri­

lling is utilized 

■ Characterization of the disposal boreholes such 
as roughness, slabbing, overbreaks, etc. 

1.3. Detailed characterization 

of the other deposits considered 

1.4. Study of a clay­sand mixture 

to be utilized in the experiment 

■ Clay­sand mixture selection: mechanical and 

hydraulic properties analysis. Selection of the 
best mixture. 

■ Candidate mixture detailed characterization: 

thermal conductivity analysis, in relation with 
changes in the sand content and the granulome­
try. Permeability measurements in relation 
with density, temperature and water salinity. 

2. Development of the industrial 

fabrication process for the buffer 
material 

■ Design of the brick cast 
■ Design of the packing technique 
■ Fabrication of approximately 100 bricks 

3. Field validation of the buffer 

concept 

The purpose of the test is twofold: to develop and 
check the mechanics of emplacement of the buffer 
materials, and to analyse the results, including the 
void ration after emplacement of the buffer and 
dummy canister. The test will take place at the Fa­
nay­Augeres uranium mine, in an existing gallery at 
37 meters below the surface. The actual dimensions 
of the gallery were enlarged, at a point, to accomoda­
te a chamber 20 meters long by 7 meters wide and 

3.2. Placement of the canister­buffer system 

■ Design and specifications of the dummy canis­

ter, considering the dimensions foreseen in the 
conceptual design but not the weight. 

■ Design of the technique and specifications, 

considering the role of both precompacted ma­
terial and in situ compaction of loose material 

■ Placement of the canister­buffer system 

4. Analysis of results 

■ Data evaluation 
■ Determination of possible techniques for moni­

toring 

■ Selection and implementation of these techni­

ques 

A.3. Project organization 

The project has been coordinated by ENRESA (J. 

Astudillo and C. del Olmo) 

The organization involved in the development of 

the defined task work are: 

■ Centro de Investigaciones Energéticas, Me­

dioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) Ma­
drid 
Project Leader: Pedro Rivas 
Researchers: Pedro Luis Martín 

Mä Victoria Villar 
Luis Pérez del Villar 
Julio Pardillo 
(VOLUME III) 

Field Test for the Demonstration  of the Emplacement  Feasibility... Volume I 

The  activities  in relation  with  the geological,  mine 
ralogical  and  geochemical  characterization  and  ther 
mal  stability  of  clay  candidate  materials  have  been 
performed  by  UAM  for  the  saponites  of  Madrid  Ba 
sin  (VOLUME  II)  and  by  CSIC  for  the  montmorillo 
nitic of the Cabo de Gata zone. 

The  physico-chemical,  mechanical  and 

thermal 
properties  have  been  performed  by  CIEMAT  (VO 
LUME  III) 

The  activities  in  relation  with  the  development  of 
the  industrial  fabrication  processes  and  field  valida 
tion  of  the  buffer  concept  have  been  performed  by 
CEA  with  the  cooperation  of  CIEMAT  people  in  the 
CEA  facilities  for  the laboratory  studies  and  in Fanay 
Silord  for  the field  activities.  Excavation  and  drilling 
programs  have  been  subcontracted  by  CEA  to  CO-
GEMA  and SOREIS.  (VOLUME III). 

The  analysis of results have been  performed  by  all 

the organizations  under coordination  of  ENRESA. 

Universidad  Autónoma  de  Madrid.  Dpto.  de 
Química  Agrícola,  Geología  y  Geoquímica 
(UAM) 
Project  Leader: 
Researchers: 

S. Leguey 
J.  Cuevas 
M. Pozo 
A.  Moreno 
R.  García 
(VOLUME  II) 
Commissariat  à  L'Energie  Atomique.  Fonte-
nay-aux-Roses  (CEA). Francia 
Project  Leader:  M. Dardaine 
Researchers: 

Lajudie 
(VOLUME  III) 
Consejo  Superior  de  Investigaciones  Científi 
cas.  Estación  Experimental  del  Zaidín.  (CSIC). 
Granada 
Project  Leader:  J. Linares 

Researchers:E.  Reyes 
E.  Barahona 
F.  Huertas 
(VOLUME  I) 

XI 

Field Test for the Demonstration of the Emplacement Feasibility... Volume I 

B. EXECUTIVE SUMMARY 

Introduction 

The project objective is to demonstrate by means of 

in situ tests the feasibility of using clay materials as 
engineered barriers in crystalline formations for the 
disposal of ñon­reprocessed radioactive wastes. The 
reference concept selected contemplates the use of 
steel containers and clay buffer barriers inserted in 
individual disposal vertical holes measuring 7.70 m 
in height and 1.5 m in diameter, excavated in granitic 
media. 

The clay buffer barrier is located between the con­

tainer and granitic medium in the form of highly 
compacted elements grouped into modules facilita­
ting handling and transport. 

The research program includes the following sta­

ges: 

■ Selection of a Spanish clay buffer as a material 

for an engineered barrier 

■ Optimisation of techniques for manufacturing 
of highly compacted clay material blocks 
■ Alternative techniques to compacted blocks 
■ Study and manufacturing of handling, transport 

and installation media 

■ Construction of the clay buffer barrier 
■ Excavation and characterisation of a disposal 

vertical hole in a granitic medium 
■ Placement of the canister buffer system 

B.1. Selection of a Spanish 

clay buffer 

Studies carried out in countries facing similar pro­
blems for radioactive waste disposal in granitic sites 
(Canada, Sweden, Switzerland, ...) all lead to one 
same choice: a natural material presenting the cha­
racteristic of expansion in the presence of water. 

There is international consensus regarding choice 
of a material based on natural clays and also having a 
high expansion capacity, low permeability, high rai­
donuclide retaining powers, long­term stability, and 
wide availability, along with low costs. Once com­
pacted to high levels of density, bentonitic materials 

meet the above mentioned requirements to a large ex­
tent. 

The existence in Spain of very rich bentonitic de­
posits underlies the characterisation and selection 
studies performed within the framework of this pro­
ject, with a view to selecting a Spanish clay material 
which might be used for artificial barriers for the ba­
ckfilling and sealing of disposal facilities. 

The bentonite studies carried out in the two areas 
selected, Cabo de Gata (Almería) and the Tertiary 
basin of Madrid (Toledo), were performed by resarch 
teams from the Zaidin Experimental Station (Grana­
da) and the clay mineralogy group of the Autono­
mous University of Madrid, respectively. 

In summary, the methodology applied in both cases 

may be broken down into the following phases: 

1. Selection of three depostis in each 
zone, and representative sampling 
in each 

In the Cabo de Gata area the deposits selected were 
those located at Cortijo de Archidona (to the south of 
the Serrata de Níjar hills), Los Trancos (to the north 
of the Sierra de Gata mountains) and Morrón de Ma­
teo (Rambla de los Escullos). 

The deposits selected in the Madrid basin were at 
Cerro del Águila (later replaced by Cerro del Monte, 
both in Villaluenga), Santa Barbara (Esquivias) and 
Yuncos. 

2. Mineralogical, chemical and 

physiochemical characterisation 
of selected bentonites 

This part of the study (and subsequent parts) were 
performed in parallel at CIEMAT, with certain pro­
perties being determined at laboratories depending on 
the CEA (CEN­FRA, France). This characterisation 
process was fundamentally made up of the following 
determinations: 

■ Granulometry 
■ Overall and fine fraction mineralogical compo­

sition 

XIII 

Field Test for the Demonstration of the Emplacement Feasibility... Volume I 

■ Chemical composition 
■ Structural formulae of smectites 
■ Adsorption properties: specific surface 
■ Capacity for change and interchangeable ca­

tions 

3. Selection of one deposit 

and one sample for each zone 

In view of the characterisation process performed 
and taking into account certain mechanical properties 
(Atterberg limits, mechanical strenght, compactibili­
ty, etc.) and the thermal and hydraulic conductivity 
properties determined at CIEMAT and the CEA, two 
other deposits have been selected. 

The deposit selected in the case of the Cabo de 
Gata studies is the one from the Serrata de Níjar hills 
(sample S­2), while in the case of the Madrid basin 
the selected deposit was the one from Cerro del 
Águila (sample MCA­C) this now having been repla­
ced by the analogous Cerro del Monte deposit as a 
result of exploitation difficulties. 

The Serrata de Níjar deposit is made up of a mass 
estimated at more than 700.000 tons of green bento­
nites, the result of hydrolysis affecting an andesite 
and subsequently extruded through fractures. The 
smectite content of these deposits amounts to an ave­
rage proportion of 92%, with quartz, pagioclases, 
cristobalite, biotite, piroxenes, calcite, halite and pi­
rolusite also being found, these last mainly being 
concentrated in the coarse fractions. Certain amor­
phous silicate cementation phenomena are observed. 
The cation change capacity (CCC) is around 100 
meq/100 g (88 meq/100 g for sample S­2, in which 
the interchange cations are Mg2+m Ca2+ and Na+ in 
analogous proportions), and the specific surfaces is, 
in all cases, greater han 500 nr/q. The smectite is 

dioctahedral montmorillonite. As regards properties, 
the deposit is highly homogeneous. 

The Villaluenga sector deposit (Cerro del Águila ­
Madrid Basin­) is made up of green bentonites of se­
dimentary origin, pertaining more specifically to a ri­
ver­lake transition medium. The reserves are 
estimated at 2 million Tm. The proportion of phyllo­
silicates fluctuates around 95%, the predominant ele­
ment being smectites (around 82%), with the presen­
ce also of illite and variable quantities of sepiolite, 
which may in certain cases be very important (up to 
40%) in discrete levels of the deposit, which would 
allow them to be separated. Quartz, feldspars and 
some calcites are also found. These are trioctahedral 
saponite type smectites with a CCC of around 77 
meq/100 g, with Mg2+ and Ca2+ predominating as in­
terchange cations. The specific surface is around 350 
m2/g. 

The two clays selected, S­2 and MCA­C, show the 
physiochemical characteristics described in Table 1. 

4. Performance of alterability studies 

on the selected clay 

Basically, these studies consist of producing hydro­

thermal reactions in the bentonite using potassium 
solutions and varying the temperature conditions,the 
concentrations of the solution and the test time. Sub­
sequently, the modifications experienced by the so­
lid phase and equilibrium solutions are evaluated. 

These studies lead to the conclusion that the Serrata 

de Níjar smectite may be stable for a period of be­
tween 10.000 and 20.000 years at temperatures close 
to 120 °C, since transformation of the smectite to po­
tassium smectite was observed only in the case of 
treatment using highly concentrated KCL solutions, 
the formation of illite layers detected using conven­
tional techniques not being observed in this case. 

Ss 
m2/g 

336 

516 

WL 
%W 

188 

213 

MCA­C 

S­2 

Table 1 

Pi 

118 

156 

DensiW 
g/crrr 

Thermal conductivity W/m 
K 

1.99 

2.06 

1.07 (15.5% W) 

1.21 (15.8% W) 

Ss: specific surface, blue methylene method. 
WL: wet limit. 
Pi: plasticity index. 
Density: normal Proctor density. 

­XIV 

Field Test for the  Demonstration  of the  Emplacement  Feasibility...  Volume I 

The  Cerro  del  Águila  clay  also  undergoes  mini 
mum  alteration  during  hydrothermal  treatment  using 
different  solutions  of  KCl  across  temperature  ranges 
of  up to  175  °C, showing  a low  affinity  for  K+  which 
would  appear  not  to be  irreversible.  The  presence  of 
illite  favours  the  irreversible  adsorption  of  K+,  spe 
cially  at  higher  temperatures  and  longer  reaction  ti 
mes,  this  also  depending  to  a  large  extent  on  the  ini 
tial concentration  of the  solution. 

The  process  of  alteration  of both  clays  at high  tem 
peratures  gives  rise  to  an  increase  in  the  concentra 
tion of H+ and  of  silica  in solution,  which  might  have 
negative  consequences  as  regards  the  mechanical 
behaviour  of  the  engineered  barrier  (cementation  of 
the  constituent  material),  and  specially  corrosion  of 
the  canister. 
In  both  cases,  cationic  change  of  the 
montmorillonite  follows  the  normal  sequence:  Na 
Ca,  Mg,  depending  almost  exclusively  on  the  con 
centration  of the KCL  solution. 

5. Selection of a sample 
for manufacturing 

Laboratory  characterisation  (basic  properties  of  the 
clay  as a barrier material,  repercussion  on these  basic 
properties  of  the  use  of  quartz  sand  an  additive, 
hydrothermal  alteration  of  the material,  and  mechani 
cal  effects  induced  by  heat  treatment)  and  industrial 
characterisation  (manufacturing  of  full-scale  blocks) 
studies  were  continued  on  the  two  clays  selected. 
These  studies  led  to  clay  S-2  being  selected  as  the 
main constituent  for  the required  barrier. 

Taking  into  account  the  experience  gained  abroad 
via the numerous tests already  performed  by the CEA 
(France),  the  studies  were  fundamentally  based  on 
isostatic  and  uniaxialclay  material  compacting  te 
chniques, with the  influence  of the following  parame 
ters being  studied: 

a)  Material  types: pure clay  and  sand  mixes 

b)  Compacting  pressure 

c)  Water content  of the materials 

d)  Material  granulometry 

e)  Expansion  of decompression  and  demilling 

The  tests  carried  out  previously  on  the  basis  of  this 
technique  on  French  clays  and  verification  of  the ho 
mogeneity  of  the blocks by  gammadensitometric  me 
thods,  along  with  the repeatability  of  the block  densi 
ty  values  obtained  at  different  pressures  and  under 
equal  conditions,  makes  it  possible  to  guarantee  con 

tinuity  of  the  properties  of  the  artificial  barrier  at  the 
level  of the blocks. 

The  laboratory  work  includes  a  series  of  different 
tests, which  in the case  of  the  pure clay  involved  stu 
dy  of  the  influence  of  variations  in  compacting  ener 
gy,  initial  humidity  and  granulometry  of  the  clay  on 
the above mentioned  properties. 

B.2. Optimization of block 

manufacturing techniques 

Different  series  of  industrial  type  uniaxial  compac 
ting  tests  were  carried  out,  this  making  it  possible  to 
determine  the final  optimisation  characteristics  of  the 
industrial process to be  applied. 

Firstly,  it  was  necessary  to  use  a  previously  sta-
blished  material  with  suitable  values  of  humidity  and 
milling  for  a  given  granulometry  in  order  to  achieve 
blocks  having  similar  physical  characteristics  gua 
ranteeing  the  homogeneity  of  the  barrier  to  the  lar 
gest  extent  possible.  The  value  of  humidity  of  the  S-
2 clay  is  13%, this  increasing  slightly  during  milling. 
Besides  this, the  compacting  pressure  applied  in  ma 
nufacturing  the  blocks  was  some  17  Mpa,  limited 
both  by  the  dimensions  of  the  blocks  and  the  total 
force  of the press. 

Under  the  above  mentioned  conditions,  the  dry 
density  of  the  clay  in  the  blocks  is  some  1.8  g/cnr\ 
In  the  case  of  the  sand-clay  mixes  the  results  are  si 
milar,  with  a slight  increase  in  the  dry  density  of  the 
clay  in  the  mix,  which  may  be  explained  if  the  sand 
is  considered  as  being  a  non-compressible,  non-de-
formable  material. 

B.3. Alternative techniques 

Within  the framework  of  the  search  for  alternatives 
or  improvements  to  material  compacting,  granulate 
manufacturing  test  were  carried  out.  The  objective 
was  to obtain  a high  density  granulate  for  backfilling 
of the barrier  chamber  with  a slight  in  situ  process of 
compacting  (possible  with  the  available  means),  ma 
king  it possible  to obtain  an  acceptable  homogeneous 
dry  density  as  a result  of  the  hydration,  swelling  and 
sealing  capacity  of  the  clay.  Consequently,  this  pro 
cess of  compacting  must  be  simpler  to carry  out  than 
that applied  to the original  material. 

On  the  basis  of  the  results  of  the  test  currently 
being  performed,  and  pending  information  from  a 
more  complete  series  of  tests  on  material,  swelling 
pressure and permeability,  the material  may  be consi 
dered  as being  a  suitable  candidate  for  proximity  ba-

XV 

Field Test for the Demonstration of the Emplacement Feasibility... Volume I 

rrier applications  as a result  of  its high  average  densi 
ty  (certain  mixes  have  dry  density  values  of  approxi 
mately  1.6  g/cm3). 

Problems  arise  with  respect  to  the  method  to  be 
used  in positioning  the  material,  since even  at  labora 
tory  scale  a phenomenon  of  gravitational  differentia 
tion  may  be  observed.  This  would  have  to  be 
addressed  by a feasibility  study. 

B.4. Barrier study 

and manufacturing 
and necessary resources 

Manufacturing  consisted  of  different  converging 
phases  performed  more  or  less  simultaneouly  and  in 
cluding the following  tasks: 

1.  Phase performed prior 

to construction of the engineered 
proximity barrier 

Procurement  of  material,  post-swelling  estimates, 
configuration  of  the  assembly,  and  manufacturing  of 
specific  tools  (modules,  moulds,  suckers  and  trans 
port  supports). 

The  post-swelling  value  considered  is  2.5%  for  ra 
dial  expansion.  Vertical  expansion  of  the  overall  as 
sembly  is not  considered  to be  a critical  dimension  as 
regards positioning of the  barrier. 

The  configuration  of  the  assembly  and the  distribu 
tion  of  the  material  to be  compacted  within  it  are  the 
bases  used  to  determination  of  the  dimensions  of  the 
different  barrier  components  and  derivatives,  mainly 
as  regards  manufacturing  (modules,blocks,  moulds, 
suckers, and  handling  grapples). The  configuration  in 
question  is cylindrical,  with  a maximum  external  dia 
meter  of  1.5  m,  a minimum  internal  diameter  -which 
is where  the container will be housed-  of 0.8  m, and a 
height  of  7.7  m, of  which  4.7  will  be  taken  up  by  the 
container. 

tooling 

Manufacturing  of  the  specific 

includes 
construction  of  the  module  designed  to  house  the 
blocks  and  facilitate  their  transport  and  handling, 
avoiding  the possibility  of damage, and of the  tooling 
required 
phase 
(moulds)  for  handling  and  installation  of  the  blocks 
in  the  modules  (suckers),  and  for  transport  (su 
pports). 

the  barrier  manufacturing 

for 

The  dimensions  of  the  support  modules were  adap 
ted  to  the  values  corresponding  to  handling  in  situ 
during  barrier  installation,  and  with  a view to  facilita 

ting  this  process.  In  this respect,  a  series  of  require 
ments  were  taken  into account  during  both the  modu 
le  conception  and  development  phases,  with  a  view 
to facilitating  this  process.  In this respect,  a series of 
requirements  were  taken  into  accound  during  both 
the module  conception  and  development  phases, with 
a  view  to  adapting  the  modules  to requirements  rela 
ting  to  both  facility  of  installation  and  conservation 
of  the  properties  of  the  barrier.  The  maximum  mass 
per  module  was  voluntarily  limited  to  approximately 
2.5  Tm,  this  implying  the  need  to  consider  installa 
tion of  a total  seven different  types of modules. 

Optimisation  of the  processes of manufacturing  and 
machining  the clay  blocks making  up the barrier  with 
this  configuration  requires  that  four  types  of  highly 
compacted  blocks  be  used,  these  being  obtained  by 
means of  two moulds  and  subsequent  machining, and 
three  different  superficial  areas: 
distributed 
standard  crown, upper crown  and central  zone. 

into 

In  calculating  the  dimensions  of  the  mould  to  be 
constructed,  consideration  was  given  to  the  fact  that 
the  inner  dimensions  cannot  in  any  case  exceed  the 
dimensions  established  for 
the  support  modules. 
Thus,  and  in  order  for  the  assembly  carried  out  im 
mediately  after  extraction  of  the  block  from  the  mo 
del to be possible, it is necessary  that the internal  dia 
meters  be exactly  as established,  and  since  expansion 
will be  limited  inwards by the  support  it is considered 
that the entire outer diameter will be  affected. 

In  general,  and  in  view  of  the  specially  abrasive 
character  of  the  S-2  clay  and  of  the  possibility  of  its 
being  used  in  10%  sand  mixes,  special  attention  has 
been  given  to  the  superficial  hardness  of  the  steel  in 
the  areas exposed  to fretting  (lateral  mould  and  press 
plate  shielding). 

Demonstration  of  the  feasibility  of  the  sucker-ba 
sed  handling  system  makes  it possible  to foresee  a to 
tally  automated  system  for  complete  and  automatic 
assembly  of each module, which  might  serve  as a ba 
sis for  a subsequent  phase  of  development  of  a  single 
layer installation  system. 

In  order  to facilitate  the  conditioning  task,  both  du 
ring  the  manufacturing  period  (assembly  and  han 
dling)  and  during  the  phase  of  transport  (loading  at 
the  factory,  road  transport  and  lowering  to  the  test 
site),  and  avoid  damage  of  the  already  loaded  modu 
les,  a  series  of  flat  supports  have  been  constructed, 
allowing  handling  to be  accomplished  by  means  of  a 
fork  lift  truck. 

-XVI -

Field Test for the Demonstration of the Emplacement  Feasibility... Volume I 

2.  Block manufacturing and module 

assembly 

Experience  has  shown  that  the  increased  thermal 
conductivity  obtained  by  including  quartz  sand  (10% 
SIKA  123 sand) in the material  to be compacted  does 
not  offset  the  reduction  observed  in  hydraulic  con 
ductivity,  and  specially  in  the  mechanical  strenght  of 
the  material,  as  a result  of  which  pure  clay  has  been 
used. 

For  all the blocks, maximum  pressure  was  maintai 
ned  for  a period  of  three  seconds  during  the  pressing 
process, with  the  same  piston  lowering  speed  as used 
in previous  tests  and  an  effective  compacting  pressu 
re of 68.7  Mpa. 

Mould  loading  was  accomplished  by  means  of  an 
automatic  volumetric  feed  system.  The  average  mass 
obtained  in the case  of  the  standard  blocks was  some 
25.5  Kg,  with  slight  variations  resulting  from  lack  of 
material  homogeneity. 

The  result  of  final  assembly  was  a  total  mass  of 

clay on the barrier  of  15.282 Kg. 

B.5. Construction 

and characterisation 
of the disposal boreholes 

This  work  was  carried  out  by  the  company  SO-
REIS, which  has experience  of  such tasks (drilling  of 
a im  diameter  shaft  by  means  of  the  diamond  bit te 
chnique, with  extraction  of  the  drilled  core  at  a  mine 
belonging  to  the  company  COGEMA,located  at  Si-
lord,  to  the  north  of  Limoges,  in  the  community  of 
Razes, a part of which was especially  conditioned. 

The  original  aim  was  to  drill  two  vertical  shafts  in 
granite,  located  in  a niche  perpendicular  to  the  main 
gallery  and  measuring  8 m  in  depth  by  1.5  m  in  dia 
meter,  and  having  the  best  possible  verticality  and 
surface  finish,  as  a result  of  which  a diamond  bit  was 
used  (with  all  this  implies  in  terms  of  technical 
know-how  and  drilling  material).  In order  to  achieve 
this, the granite must be cut and the drill cores extrac 
ted.  Given  the  problems  encountered,  and  the  addi 
tional  costs  involved,  only  one  of  the  shafts  was  dri 
lled. 

1.  Infrastructure 

The  site  improvement  work  performed  has  led  to a 
niche  measuring  approximately  5.7  m  in height,  7.70 
m  in  length,  and  4.00  m  in width.  An  electrically  re 
mote  control  gantry  crane  with  a  capacity  of  20  Tm 

was installed;  this crane moves  along  the  longitudinal 
axis  of  the niche, this  allowing  the  drilling bit  extrac 
tion  and  repair  manoeuvres  to  be  carried  out  and  the 
different  elements to be handled. 

2.  Civil engineering 

A  layer  of  cement  with  metallic  supports  was  laid 
in  order  to  support  the  structure  of  the  drilling  equi 
pment  and  eliminate  vibratory  effects.  Also  laid  was 
a  perfectly  horizontal  layer of  cement  ensuring  a per 
fect  angle  of  attack  by  the  diamond  bit,  guided  by 
means of a metallic  belt. 

Illumination,  ventilation  and  compressed  air  and 
water  supplies are provided  by the mine  installations. 

3. Diamonds bits 

Two  1.5 m diameter drilling bits were used, one mea 
suring  1 m  in  length  (for  initiation  of  the  shafts)  and 
another measuring 2.5 m (for subsequent drilling). 

These  bits  were  manufactured  by  the  Italian  com 
pany  CORDIAM  in  accordance  with  specifications 
drawn  up  on  the  basis  of  previous  projects.  The  di 
mensions  of  the  diamond  segments  were  determined 
on  the basis  of  various  parameters:  weight  applied  to 
the tool, rotating  speed,  and  fluid  circulation  rate; the 
rate  of  penetration  depending  on  the  number  of  seg 
ments. 

4. Drilling machine 

This  machine  is  a  DIAMANT  BOART  BF1500 
with  a test  engine  feeding  a hydraulic  unit  capable  of 
retaining  or applying pressure by means of  two  cylin 
ders.  The  equipment  is  fitted  with  a  600  mm  stroke 
variable  direction  head,  a  retractile  chassis  running 
along  the  structure,  and  a  maximum  operational  ca 
pacity of  13.70 m. 

This  machine  is  incorporated  on  a  lower  structure 
measuring  1.4  m in height,  which  allows the  bit to be 
extracted,  and includes  a working  plate. 

5. Other resources 

Injection  of  water  is guaranteed  by  means  of  a low 
pressure,  high  flow  flight  pump  which  cleans  the 
shaft  and  eliminates  residues,  while  lubricating  and 
cooling the bit. 

The  drilling  additives  used  are  the  GSP  products, 
GS550  and  GS  20,  a  thickening  polymer  and  high-
pressure coolant  respectively. 

XVII 

Field Test for the Demonstration of the Emplacement Feasibility... Volume I 

6. Work performance 

The  work  was  divided  into  two  partes  -equipment 
installation  and  drilling  itself.  This  second  part  pre 
sented  a  series  of  anomalies  with  regard  both  to  the 
behaviour  of  the  drilling  bits  and  the  rupturing  and 
extraction  of  the  drill  cores  (up  to  20%  of  the  total 
time).  This  last  problem  was  a result  of  the  fissured 
condition  of the  terrain. 

Actual  drilling  time  amounted  to  67.75  hours,  gi 
ving  a  drilling  rate  of  some  12  cm/hr  (this  may  be 
considered  a  good  result  given  the  fractured  condi 
tion of the granite). 

The  diameter  and  deviation  measurements  perfor 
med  give  an average  diameter  of  151 cm, and  a regu 
larly oriented linear deviation  of 30 mm. 

simulated  container  where  applicable)  by  means  of 
the  specific  grapple  design  for  each  type  of  module 
(special or standard)  and attached  to the gantry  crane, 
lowering  of  the  module  down  the  shaft  and  positio 
ning of the barrier by freeing  the grapple. 

Use  of  a  fixed  point  of  reference  over  the  shaft 

avoids excessive  swinging of the  load. 

The total height of the installed  barrier  is 611 cm in 
a  shaft  measuring  785  cm  in  depth,  with  a  tolerance 
around  the  modules  of  more  than  30  mm  on  the  ra 
dius  at  the  upper  part  of  the  barrier.  The  average 
time  required  to  position  each  module  once  the  han 
dling  grapple  was  in  place  was  some  10  minutes. 
Performance  of  the  complete  process  of  positioning 
the  barrier,  including  the  necessary  complementary 
operations, took  a total three hours. 

B.6.  Placement of the canister 

buffer system 

This  phase  included  study  and  manufacturing  of 
the  specific  handling  and  installation  media,  the  si 
mulated container  and  subsequent  installation. 

1.  Handling and installation resources 

Two  handling  and  one  simulated  container  (appro 
ximately  the  same  volume  and  weight)  were  manu 
factured  in  order  to  carry  out  a complete  operational 
study. 

In order to facilitate  positioning of the barrier to the 
greatest  extent  possible,  a  set  of  rails  was  designed 
and  laid  across  the  mouth  of  the  shaft,  these  being  a 
extension  of  rails  previously  installed  in  the  access 
gallery.  These  rails make  it possible  to move  the  di 
fferent  modules  to be  lowered  and  the  different  tools 
to be used to the loading  point. 

The  modules,  previously  assembled  in  the  factory, 
were  transported  to  the  test  site  two  days  before  the 
actual  tests were  to be  performed,  and  stored  in a  se 
parate  gallery.  These  modules  were  suitably  protec 
ted  and  ordered  (in  order  to minimize  the  number  of 
handling  operations  to  be  carried  out  in  addition  to 
positioning  in the shaft  itself). 

2. Installation 

The  general  process  of  installing  the  barrier  in  the 
shaft  consisted  of  displacing  the modules to the verti 
cal  axis  of  the  shaft  by  means  of  a  wagon  running 
along  the  rails,  coupling  of  each  of  the  modules  (or 

3. Results 

The  results  to  be  retained  with  respect  to  installa 
tion  of  the  barrier  refer  fundamentally  to  two  diffe 
rent  aspects: dimensioning  of the barrier  and  the  cha 
racteristics  of  the  shaft.  It  was  observed  mainly  as  a 
result  of  the  modules  being  centred  by  gravity  that 
the critical characteristic  of the shaft  is its verticality. 

The  value  of  the  mass  of  clay  (15.282  Kg)  in  the 
storage  shaft  (average diameter  1.51  m, barrier  height 
6.11  m)  gives  a  final  value  of  apparent  clay  density 
for  a  non-residual  vacuum  container  (volume  2,362 
m3)  and  taking  into  account  the volume  of  the  modu 
les  (0.135 m3)  of  1.81  g/cm3,  which  decreases  to a fi 
nal  dry  clay  density  value  (theoretical  value  with  a 
humidity  of  13.5%)  of  1.60  g/cm3,  which  meets  the 
applicable  requirements. 

B.7. Conclusions 

the 

This  project  has  achieved 

two  objectives 
mapped  out:  to  allow  for  selection  of  a Spanish  ben 
tonitic  material  as  a  candidate  backfill  and  sealing 
material  for  radioactive  waste  storage  facilities  in 
crystalline  rocks, and to demonstrate  the feasibility  of 
constructing  engineered  proximity  barriers  using  this 
highly  compacted. 

Secondary  results  have  been  the  acquisition  of 
knowledge  with  respect  to  drilling  of  large  diameter 
shafts  by  means  of  non-destructive  techniques  at 
great  depths,  and  initiation  of  a  series  of  tests  cu 
rrently  under  project  development  phase  on  a  diffe 
rent  type  of  backfilling  and  sealing  material:  high 
density granulate mixes. 

-  XVIII 

c 

INVESTIGACIÓN DE BENTONITAS 
COMO MATERIALES DE SELLADO 
PARA ALMACENAMIENTO 
DE RESIDUOS RADIACTIVOS 
DE ALTA ACTIVIDAD 

Investigador principal: 
José Linares 

Equipo de investigación: 
José Linares González 
Francisco Huertas García 
Emilio Reyes Camacho 
Emilia Caballero Mesa 
Enrique Barahona Fernández 
J. Luis Guardiola Sáenz 
Juan Yáñez  Fernández 
Esperanza Romero Taboada 
Antonio Delgado Huertas 
Juan Rodríguez Robledo 
Mã Teresa Martin-Vivaldi Caballero 

U.E.I.  Fisicoquímica y Geoquímica Mineral 
Estación Experimental del Zaídin (CSIC).  Granada. 

Este trabajo ha sido realizado bajo contrato con EN RESA. 
Las conclusiones y puntos de vista expresados en él, corresponden a sus autores 
y pueden no coincidir necesariamente con los de ENRESA. 

XIX 

Indice 

INDICE 

PARTE  A 
INVESTIGACIÓN  DE  BENTONITAS  COMO  MATERIALES  DE  SELLADO: 
AREA  CABO  DE GATA,  ALMERÍA 

I. 

INTRODUCCIÓN 

II.  OBJETIVOS  Y SU DESARROLLO 

11.1  Primer objetivo 

11.2  Segundo objetivo 

III.  LA  REGION  DE CABO DE GATA. GEOLOGIA  Y  YACIMIENTOS 

DE BENTONITA 

111.1  Encuadre  geológico de la región de Cabo de Gata 

111.2  Antecedentes  sobre  las bentonitas  de Cabo de Gata 

111.2.1  Mineralogía de las bentonitas y esmectitas 

111.2.2  Composición química de bentonitas y esmectitas 

111.2.3  Fórmulas estructurales  de las esmectitas 

111.2.4  Génesis de las bentonitas 

111.2.5  Modelo global del proceso de bentonitización 

111.3  Selección de yacimientos de bentonitas para este proyecto 

IV. METODOLOGIA 

IV. 1  Esquema  metodológico  general 

IV.2  Trabajo  de campo 

IV.3  Métodos analíticos 

IV.3.1  Análisis granulométrico 

IV.3.2  Composición  mineralógica 

IV.3.3  Análisis químico 

IV.3.3.1  Elementos  mayores 

IV.3.3.2  Elementos traza 

IV.3.3.3  Amorfos 

IV.3.3.4  Conductividad y pH 

IV.3.4  Propiedades de adsorción 

IV.3.4.1  Superficie específica 

IV.3.4.2  Capacidad de cambio y cationes cambiables 

XXIII 

Indice 

7 

9 

9 

11 

13 

14 

15 

15 

18 

18 

20 

20 

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25 

26 

26 

26 

28 

29 

29 

33 

34 

35 

35 

35 

36 

Indice 

V.  YACIMIENTO  DE BENTONITA  "CORTIJO  DE ARCHIDONA" 

V.1  La Serrata de Níjar 

V.2  Selección del yacimiento  de bentonita "Cortijo de Archidona" 

V.3  Antecedentes  sobre  las bentonitas de "Cortijo de Archidona" 

V.4  Geología del yacimiento  "Cortijo de Archidona" 

V.4.1  Cartografía 

V.4.2  Descripción  de materiales 

V.4.3  El yacimiento  de bentonita 

V.5  Muestreo de bentonitas 

V.6  Datos analíticos 

V.6.1  Análisis granulométrico 

V.6.2  Análisis  mineralógico  por  DRX 

V.6.3  Análisis químico 

V.6.3.1  Elementos mayores 

V.6.3.2  Elementos traza 

V.6.3.3  Amorfos 

V.6.3.4  Sales  (conductividad y pH) 

V.6.4  Fórmulas  estructurales  de las esmectitas 

V.6.5  Propiedades  de adsorción 

V.6.5.1  Area superficial 

V.6.5.2  Capacidad  y cationes  de cambio 

V.6.6  Conclusiones parciales 

Tablas A a V del Capítulo V 

Figuras  2 y  16 a 49 del Capítulo  V 

VI.  YACIMIENTO  DE BENTONITA  "LOS TRANCOS" 

VI.1  La Sierra de Gata  Norte 

VI.2  Selección  del yacimiento  de "Los Trancos" 

VI.3  Antecedentes  sobre  las bentonitas  de "Los Trancos" 

VI.4  Geología del yacimiento  de "Los Trancos" 

VI.4.1  Cartografía 

VI.4.2  Descripción de materiales 

VI.4.3  El yacimiento  de bentonita 

VI.5  Muestreo de bentonitas 

xxiv 

37 

39 

39 

39 

40 

40 

40 

41 

42 

42 

42 

43 

43 

43 

44 

44 

44 

45 

45 

45 

46 

47 

4g 

55 

87 

89 

89 

gg 

gì 

gì 

gì 

g1 

g2 

Indice 

VI.6 Datos analíticos 92 

VI.6.1 Análisis granulométrico 92 

VI.6.2 Análisis mineralògico por DRX 93 

VI.6.3 Análisis químico 94 

VI.6.3.1 Elementos mayores 94 

VI.6.3.2 Elementos traza 94 

VI.6.3.3 Amorfos 94 

VI.6.3.4 Sales (conductividad y pH) ' 95 

VI.6.4 Fórmulas estructurales de las esmectitas 95 

VI.6.5 Propiedades de adsorción 96 

VI.6.5.1 Area superficial 96 

VI.6.5.2 Capacidad y cationes de cambio 96 

VI.6.6 Conclusiones parciales 97 

Tablas A a Ζ y AA a AD del Capítulo VI 99 

Figuras 16 a 27 del Capítulo VI 115 

Vil. YACIMIENTO DE BENTONITA "MORRÓN DE MATEO" 129 

VI 1.1 La Zqna de Escullos 131 

Vil.2 Selección del yacimiento "Morrón de Mateo" 131 

Vil.3 Antecedentes sobre las bentonitas de "Morrón de Mateo" 131 

Vil.4 Geología del yacimiento de "Morrón de Mateo" 132 

Vll.4.1 Cartografía 132 

Vil.4.2 Descripción de materiales 132 

Vil.4.3 El yacimiento de bentonita 133 

Vil.5 Muestreo de bentonitas 134 

VII.6 Datos analíticos 134 

Vil.6.1 Análisis granulométrico 134 

VII.6.2 Análisis mineralógico por DRX 135 

Vil.6.3 Análisis químico 136 

Vil.6.3.1 Elementos mayores 136 

Vil.6.3.2 Elementos traza 136 

Vil.6.3.3 Amorfos 137 

Vil.6.3.4 Sales (conductividad y pH) 137 

Vil.6.4 Fórmulas estructurales de las esmectitas 137 

-xxv-

Indice 

VII.6.5 Propiedades de adsorción 138 

Vll.6.5.1 Area superficial 138 

VII.6.5.2 Capacidad y cationes de cambio 138 

VII.7 Conclusiones parciales 139 

Tablas A a W del Capítulo VII 141 

Figuras 15 a 28 del Capítulo VII 155 

VIII.RESUMEN DE CARACTERÍSTICAS Y SELECCIÓN DE LAS BENTONITAS 

MAS IDÓNEAS 171 

VIII.1 Granulometria 173 

VIII.2 Composición mineralògica global 173 

VIII.3 Composición mineralògica de la fracción fina 173 

VIII.4 Composición química 173 

VIII.5 Fórmulas estructurales de las esmectitas 174 

VIII.6 Propiedades de adsorción 174 

VIII.7 Conclusión 174 

IX. BIBLIOGRAFIA 179 

ANEXO 
PLANOS Y FOTOGRAFIAS DE LA PARTE A 185 

PARTE Β 
ESTABILIDAD DE LAS BENTONITAS DE ALMERÍA: 
EFECTOS DE LA TEMPERATURA Y SALINIDAD 

I INTRODUCCIÓN 225 

II METODOLOGIA 229 

11.1 Materiales 231 

11.2 Métodos experimentales 232 

III RESULTADOS Y DISCUSION 233 

III.1 Análisis de la fase sólida 237 

111.1.1 Análisis por difracción de Rayos X 237 

111.1.2 Fórmulas estructurales de las esmectitas tratadas 246 

xxvi 

III.2 

Análisis de las soluciones  en equilibrio 

111.2.1  Introducción 

111.2.2  Variaciones  del pH de equilibrio 

111.2.3  La sílice de las soluciones de equilibrio 

111.2.4  Posible  modelo de reacción  (variación conjunta del  pH 

y de la sílice) 

111.2.5  Cálculo de la mica neoformada. Longevidad de la bentonita 

111.2.6  Variaciones del potasio adsorbido 

111.2.7  El proceso de adsorción de potasio 

111.2.8  El espacio  interlaminar 

111.2.9  Termodinámica  del proceso de retención de potasio 

lll.2.10Contraste  con otras bentonitas de la zona 

IV  CONSIDERACIONES  FINALES 

V  CONCLUSIONES 

VI  BIBLIOGRAFIA 

Indice 

254 

254 

254 

261 

267 

268 

277 

283 

289 

294 

300 

311 

317 

321 

- XXVII -

Indice 

PLANOS Y FOTOGRAFIAS DE LA PARTE A 

Figura III.1 Esquema simplificado a partir de las hojas 1046 y 1060 187 

Figura III.2 Localización de los yacimientos 188 

Figura V.1 A Localización de los yacimientos de Cortijo de Archidona 189 

Figura V. 1Β Código de colores de la cartografía geológica del yacimiento 

de Cortijo de Archidona 190 

Figura V.1 C Cartografía geológica del yacimiento de Cortijo de Archidona 191 

Figura V.1 D Cartografía geológica del yacimiento de Cortijo de Archidona. 

Cortes geológicos 192 

Figura V.3 Vista general del yacimiento Cortijo de Archidona 193 

Figura V.4 Vista parcial del yacimiento Cortijo de Archidona 193 

Figura V.5 Localización de las muestras 194 

Figura V.6 Muestra S-1 195 

Figura V.7 Muestra S-2 195 

Figura V.8 Muestra S-7 196 

Figura V.9 Muestra S-8 196 

Figura V.10 Muestra S-9 197 

Figura V.11 Muestra S-10 197 

Figura V.12 Muestra S-11 198 

Figura V.13 Muestra S-12 198 

Figura V.14 Muestra S-13 199 

Figura V.15 Muestra S-14 199 

Figura VI.1A Localización de los yacimientos de Los Trancos 200 

Figura VI.1Β Código de colores de la cartografía geológica del yacimiento 

de Los Trancos 201 

Figura VI. 1C Cartografía geológica del yacimiento de Los Trancos 202 

Figura VI.1D Cartografía geológica del yacimiento de Los Trancos. 

Cortes geológicos 203 

Figura VI.3 Secado de bentonita en las inmediaciones del yacimiento 

de Los Trancos 204 

Figura VI.4 Vista parcial del yacimiento de Los Trancos 204 

Figura VI.5 Localización de las muestras 205 

Figura VI.6 Muestra T-3 206 

Figura VI.7 Muestra T-4 206 

XXVIII 

Indice 

Figura VI.8 Muestra T-15 207 

Figura VI.9 Muestra T-16 207 

Figura VI.10 Muestra T-17 208 

Figura VI.11 Muestra T-18 208 

Figura VI.12 Muestra T-19 209 

Figura VI.13 Muestra T-20 209 

Figura VI.14 Muestra T-21 210 

Figura VI.15 Muestra T-22 210 

Figura VII. 1A Localización de los yacimientos de Morrón de Mateo 211 

Figura VI 1.1 Β Código de colores de la cartografia geològica del yacimiento 

de Morrón de Mateo 212 

Figura VII.1C Cartografia geològica del yacimiento de Morrón de Mateo 213 

Figura VI 1.1 D Cartografía geològica del yacimiento de Morrón de Mateo. 

Cortes geológicos 214 

Figura VII.2 Vistas desde la carretera 215 

Figura VII.3 Vistas generales en dirección E-W 215 

Figura VII.4 Localización de las muestras 216 

Figura VII-5 Muestra E-5 217 

Figura VII-6 Muestra E-6 217 

Figura VII-7 Muestra E-23 218 

Figura VII-8 Muestra E-24 218 

Figura VII-9 Muestra E-25 219 

Figura VII-10 Muestra E-26 219 

Figura VII-11 Muestra E-27 220 

Figura VII-12 Muestra E-28 220 

Figura VII-13 Muestra E-30 221 

Figura VII-14 Muestra E-29 221 

- xxix -

Indice 

LISTA DE ABREVIATURAS 
Y SÍMBOLOS UTILIZADOS EN EL TEXTO 

δ180 = desviación relativa de las razones isotópicas (180/160) de una 

muestra con respecto de un patrón. 

δ2Η = desviación relativa de las razones isotópicas (2H/1H) de una mues­

tra con respecto de un patrón. 

μιτι = mieras (10"4 cm) 
EVI = Suma de cationes octaédricos 

% SAT. = % de saturación 

AC = Exceso de cationes 
Å = Åmgström (10"8 cm) 

A. Sup = Area superficial (m/g) 

AI­IV = Aluminio tetraèdrico 

AI­VI = Aluminio octaédrico 

BIOT. = Biotita 

Ca2+, Mg2+, Na+, K+ = Cationes de cambio (meq/1 OOg) 

CALC. = Calcita 

C.C.C. = Capacidad de cambio de cationes (meq/1 OOg) 

Ce = Potasio en equilibrio (ver texto) 

CRIST. = Cristobalita 

Cs = Potasio adsorbido (ver texto) 

DRX = Difracción de Rayos X 

E.G. = Etilén­Glicol 

ESMEC. = Esmectita 

Fe­VI = Hierro octaédrico 
H20+= Pérdida a 1000 °C 

HM­Na = Hexametafosfato sódico 

I. CR. = Indice de cristalinidad 

IGME = Instituto Geológico y Minero de España 

IGN = Instituto Geográfico Nacional 
K+ ads. = Potasio adsorbido en meq/1 OOg 

K+ eq = Potasio en equilibrio en meq/1 OOg 

­xxx 

Indice 

K+ inic. = Potasio inicial en meq/1 OOg 

M = Moles 

MAX. = Valor máximo 

meq = miliequivalentes 

Mg­VI = Magnesio octaédrico 

MIN. = Valor mínimo 

pH eq = pH en equilibrio 

PLAG. = Plagioclasa 

S = Desviación típica 

Si­IV = Silicio tetraèdrico 

SMOW = Standard Mean Ocean Water 

Τ = Elemento, óxido o mineral que se encuentra en cantidad de traza 

T. ESMEC. = Tamaño de la esmectita en Å 

T.C (Å) = Tamaño cristalino en Å 
X+ = Carga de la lámina 

X­VI = Carga octaédrica 
Σνι = Suma de cationes octaédricos 

xxxi­

PARTE A 

INVESTIGACIÓN DE BENTONITAS 
COMO MATERIALES DE SELLADO 

(AREA CABO DE GATA, ALMERÍA) 

I. Introducción 

I 

INTRODUCCIÓN 

I. Introducción 

Entre  los materiales  más usados como  relleno y se 
llado  en  almacenamientos  de  residuos  radiactivos,  la 
bentonita  presenta  un  gran  número  de  ventajas  basa 
das  en  sus  excelentes  características  de  retención  de 
cationes,  adsorción  de  agua,  plasticidad,  conductivi 
dad  térmica  e  hidráulica,  etc.  (Pusch,  1982;  Mott, 
Hay y Anderson,  1984; Pusch y Carlsson,  1985). 

La  existencia  en  España  de  numerosos  y  potentes 
yacimientos  de  este material  aconseja  realizar  los es 
tudios necesarios para conocer las posibilidades de su 
utilización  en  almacenamientos  de  residuos  nuclea 
res, con el fin  de no tener que depender de  materiales 
similares importados. 

El  empleo  de  bentonitas  para  estos  fines  requiere 
en  primer  lugar  un  perfecto  conocimiento  de  sus  ca 
racterísticas.  Concretamente,  la  riqueza  en  esmectita, 
el tipo  específico  de mineral  de ese grupo, la  presen 
cia de fases  amorfas,  sus propiedades  fisicoquímicas, 
etc.  son  aspectos  esencia'es  que  determinarán  su 
comportamiento tecnológico. 

De  otra parte, la larga exposición  de estos  materia 
les  en  las  condiciones  particulares  de  las  cercanías 
del  "canister" plantea el problema  de su estabilidad  o 
longevidad.  En  el  caso real, la bentonita  está  someti 
da a temperaturas  y  soluciones  que  pueden  provocar 
su  desplazamiento  del  propio  campo  de  estabilidad 
termodinámica.  En  estas  condiciones  las  esmectitas 
tenderán  a destruirse  en  beneficio  de  otras  fases  mi 
nerales, estables  en  las nuevas  condiciones, pero  que 

pueden  no  ofrecer  las  características  tecnológica* 
exigidas. 

El  presente  proyecto  va  a cubrir  esos  dos  aspecto« 
específicos.  Por  una parte,  se abordará la  caracteriza 
ción  de  yacimientos  españoles  de  bentonita,  c©n  ca 
racterísticas  adecuadas,  y,  por  otra  parte, se  realizara 
un  estudio  preliminar  sobre  la estabilidad  de las bsaru-
tonitas. 

El  equipo  de  investigación  de  la  Estación  Experi 
mental del Zaidín, de Granada, dirigido per el Prot.  I. 
Linares,  tiene  una  dilatada  experiencia  era el  esrøufe 
de bentonitas. Una prueba de ello son el medí© cssrote-
nar  de publicaciones  sobre mineralogía, gecqrannmioi. 
génesis y propiedades de bentonitas, tanto imatioraiaite 
como  extranjeras.  Por  otra  parte,  el 
ha  realizado  numerosos  trabajos  sobre  la 
y síntesis de diversos minerales. 

insaiza-
La mayor parte  de los estudios de bmîsmàm 
dos por el equipo de investigation  se faun centola© am 
la  región  volcánica  de  Cab®  de  Gana  {(ñhms¡á¿%  earn 
donde  se  encuentran  los  yarinniarMias es^tmm&ss,  nraÄ 
potentes de bentonitas Mdroferamaks. Es par efflk» spe 
en  el  presente  proyecto  se acóramele eli esttmffiss dte nie* 
de los yacimientos o canteras maas immpoHrflainies; de es 
ta  región.  El  hecho  de  contar  cora  datos  puiiMsEadfo* 
previamente  sobre  algunas  de  esos føeMramiiKas wai a 
permitir comparar  los dattos amnigiœœ cram Dass aamuaBes 
y  deducir,  en  consecuencia,  la toøsnmaiigsiiiaidad ©  Bais 
variaciones  existentes  en  cada  UMBO  de  lbs  yacinnniarjt--
tos, en el espacio y en el tien 

II. Objetivos y su desarrollo 

OBJETIVOS Y SU DESARROLLO 

II. Objetivos y su desarrollo 

El proyecto cubrirá dos objetivos esenciales: 
1. Selección y caracterización de una serie de ben­
tonitas de la región de Cabo de Gata, Almería. 

2. Estudio de la estabilidad hidrotermal de una 

bentonita seleccionada frente a la temperatura y 
salinidad. 

Los estudios correspondientes al primer objetivo 

permitirán seleccionar a las bentonitas de un yaci­
miento como materiales candidatos más idóneos para 
su empleo como relleno y sellado en almacenamien­
tos radiactivos. 

Los estudios referentes al segundo objetivo per­
mitirán conocer algunos aspectos de la estabilidad­
longevidad de las bentonitas en las cercanías del 
"canister". 

11.1 Primer objetivo 

Dentro de este objetivo se pretende: 
a) Seleccionar tres yacimientos de bentonita de la 
región de Cabo de Gata, cuyas bentonitas pue­
dan ser consideradas como idóneas para su uso 
como relleno y sellado. La selección de yaci­
mientos se basará en los datos previos disponi­
bles por el equipo de investigación. 

b) Realizar el estudio geológico de detalle de los 

tres yacimientos seleccionados. 

c) Seleccionar diez muestras representativas de las 

bentonitas de cada yacimiento. 

d) Efectuar la caracterización mineralógica, quími­
ca y fisicoquímica de las bentonitas elegidas. 

e) Realizar la evaluación conjunta de los resultados 
y aportar una propuesta de recomendaciones. 
Las propiedades tecnológicas de las bentonitas son 

el reflejo de las características de todos sus compo­
nentes. Por eso, en primer lugar, es necesario un estu­
dio global de las mismas, determinando sus constitu­
yentes cristalinos y amorfos y algunas de sus 
propiedades generales, tales como granulometria, su­
perficie específica, capacidad de cambio de bases, 
etc. Por ejemplo, la riqueza en esmectita y la exist­
encia o ausencia de sustancias amorfas o aglomeran­
tes, van a condicionar su comportamiento. En segun­

do lugar, es necesario conocer las características cris­
talquímicas de las esmectitas, ya que el tipo y la dis­
tribución de carga en las láminas del silicato son las 
responsables en gran medida de su comportamiento 
coloidal y como adsorbente. Estos aspectos son de 
crucial importancia ya que son los responsables del 
control del sistema esmectita­agua y que *e traduci­
rán en propiedades tan importantes comió hincha­
miento, intercambio iónico, característica* teológi­
cas, etc. 

II.2 Segundo objetivo 

Con este objetivo se pretende conocer alguinios as­
pectos cuantitativos de la longevidad de las beMoni­
tas. El estudio de su estabilidad se plantea de la si­
guiente forma: 

a) Selección de una bentonita coos© material ópti­
mo para su empleo en ""campo próxim©'", de 
acuerdo con sus características. 

b) Puesta a punto de una metodologia SmaAmaå 
para los estudios de estabilidad en le&cteøes a 
presión. 

c) Estudio de la reacción rudrøtenæal BemtøraÉia­$€>­
luciones potásicas, en las siguientes cofi&ienes: 
□ Temperatura: 60. 120 y 175 'C 
c Soluciones potásicas: 0.05T OJO y 0­50 M 

en OK. 

c Tiempo de reacción: 21 días. 

d) Evaluación de los resultados obtenidos soíwe las 
posibles modificaciones de la fase sólida y de 
las soluciones en equilibrio. Aspectos cmaniiitatii­
vos y modelización. 

El problema de la longevidad­estabilidad de las 
bentonitas es muy complejo, por lo que su estedio 
tiene que comenzar necesariamente COE simplifica­
ciones, máxime cuando se dispone de un tienapc» naey 
corto de experimentación. A pesar de ello, el piara 
propuesto prevé obtener información suficiente para 
realizar una primera evaluación de la longevidad de 
las bentonitas. 

El estudio de las bentonitas y de las soluciones de 
equilibrio después del tratamiento hidrotermal, debe 
suministrar la información requerida. 

9-

II. La region de Cabo de Gata. Geología y yacimientos de bentonita 

LA REGION DE CABO DE GATA. 
GEOLOGIA Y YACIMIENTOS 
DE BENTONITA 

, La región de Cabo de Gata. Geología y yacimientos de bentonita 

III.1 Encuadre geológico 

de la región del Cabo de Gata 

La zona costera suroriental mediterránea de España 
está jalonada por afloramientos volcánicos neógenos 
que se extienden desde las Islas Columbretes a la de 
Alborán, aunque tienen su mayor representación en 
la franja costera situada entre el Cabo de Gata y el 
Mar Menor. La mayor parte de este magmatismo es 
de tipo calcoalcalino, que presenta una serie evoluti­
va muy completa (andesitas, dacitas, riolitas, etc). En 
este vulcanismo parece manifestarse una polaridad 
geocronológica, ya que las rocas más antiguas se en­
cuentran en el Cabo de Gata, mientras que las más 
jóvenes corresponden a las zonas septentrionales, en 
la región murciana (Bellón y Brousse, 1977; Bellón y 
Letousey, 1977; Battistini et al., 1987). El hecho de 
que la polaridad geocronológica coincida con la geo­
química (enriquecimiento de K2O hacia el Norte) ha 
sido asociado al proceso de subducción de un frag­
mento de corteza oceánica bajo la región levantina 
ibérica, en el proceso de colisión África­Europa 
(Araña y Vegas, 1974); aunque también la polaridad 
de un vulcanismo calcoalcalino en el Norte de Africa 
hace pensar en un proceso de subducción doble en el 
borde de la microplaca de Alborán (Andrieux et al., 
1971). 

Por tanto, este vulcanismo hay que encuadrarlo 
dentro del marco geotectónico del Mediterráneo occi­
dental, que difiere del Mediterráneo oriental, en don­
de el juego de seis microplacas, atrapadas entre Asia, 
Europa y Africa (MacKenzie, 1972), condiciona su 
dinámica a la apertura del Océano Indico. 

La dinámica del Mediterráneo Occidental, y por lo 
tanto del borde ibérico, está más ligada a la evolución 
del Atlántico. En efecto, la apertura del Atlántico 
central, al iniciarse hace unos 200 m.a. la fragmenta­
ción del Pangea, coincide con la formación del Thetis 
entre Europa y Africa. La posterior apertura del At­
lántico septentrional, iniciada hace unos 80 m.a., tuvo 
un efecto contrario, cerrándose la cuenca del Thetis y 
subduciendo su corteza oceánica bajo la placa africa­
na. Tras unos episodios distensivos, donde vuelve a 
formarse corteza oceánica en la antigua cuenca medi­
terránea, se activa la compresión hace unos 40 m.a., 
aunque esta vez la subducción se verifica bajo la pla­
ca europea, afectando también, hasta épocas muy re­
cientes, a las posteriores expansiones de corteza 
oceánica, generadas al abrirse las cuencas Baleares y 
de Alborán, durante el Oligoceno (Le Pichón, et al., 
1972), con o sin individualizaciones de microplacas 
en este extremo del Mediterráneo. A esta tardía épo­
ca geodinámica es a la que corresponden tanto las 

manifestaciones volcánicas calcoalcalinas del Levan­
te español como las del Norte de Africa (Araña y Or­
tiz, 1984), con edades comprendidas entre 17 y 7,9 
m.a. (Bellón y Brousse, 1977; Bellón y Letousey, 
1977; Battistini et al., 1987). 

La zona volcánica de Cabo de Gata (ver Fig. III­l 
del Anexo) queda delimitada hacia el Noroeste por la 
falla de Carboneras mientras que hacia el SE se pro­
longa bajo el mar. Se pueden distinguir tres períodos 
de actividad volcánica durante el Mioceno (Coello y 
Castañón, 1965; Fuster et al., 1965; Páez y Sánchez 
Soria, 1965; León, 1967; Sánchez Cela, 1968; Bor­
det, 1985; Fernández Soler, 1987; Fernández Soler y 
Muñoz, 1988; etc). El episodio más antiguo. Mioce­
no medio, de naturaleza traqui­andesítica a daeítíca. 
descansa sobre un basamento metamórfico alpujárri­
de y en la actualidad se encuentra profundamente 
modificado por la acción de fluidos hidrotermales 
posteriores. 

Al segundo período corresponden rocas que varo 
desde dacitas hasta andesitas phoxénico­amfilbóllícas. 
seguidas por emisiones de andesitas basáltica* de 
edad Tortoniense inferior y medio íLos Frailes. Las 
Negras, Mesa de Roldan, Carboneras). 

El tercer período se caracterizó por la ernísñém de 
grandes volúmenes de dacitas y riolitas biotíticas γ 
anfibólicas, intensamente hidrotermalízadas y mme-
ralizadas en torno al área de Rodalquilar IRodakpi­
lar, Rellana, Garbanzal) y es de edad Tortoniense su­
perior. Durante el Mioceno terminal todo el comparato 
es fosilizado por sedimentos marinos {Addicono efl al. 
1979; Dabrio y Martín, 1979). 

Cada uno de estos ciclos comenzó con fases explo­
sivas que dieron lugar a la formación de ignimlfciriitias. 
tobas y aglomerados, y finalizó de forma momos vio­
lenta, conia extrusión de coladas lávicas y farmaciom 
de intrusiones subvolcánicas que en algunos casos 
tienen el carácter de domos. 

En general, el quimismo volcánico ha ido eamnibiam­
do en el tiempo, tornándose cada vez más ácido. Asá'. 
los materiales originados en los primeros ciclos sewn 
de composición basáltico­andesítiea y andesítiea. 
mientras que en el último son de composición dacítü­
ca y rio­dacítica. 

El mineral mayoritario de estas rocas es una plagio­
clasa (AngoAbzo como término medio). Existen oite­
piroxenos (Fs^En^Wo;) y clinopiroxenos 
(Fs]7Eri43Wo4o) aunque los primeros sólo aparecen en 
las rocas más ácidas. Los anfíboles están repre­
sentados por homblenda (Fe:Mg:Ca. 32:42:26) y 
cummingtonita (Fe:Mg:Ca, 39:58:3). pero aquella so­
lo existe en las rocas más básicas. En las rocas acidias 

13 

II. La región de Cabo de Gata. Geología y yacimientos de bentonita 

y  neutras  los  anfíboles  predominan  sobre  los  piroxe-
nos  y  aparecen  pequeñas  cantidades  de  biotita.  La 
matriz  vitrea  o  hipocristalina  ocupa  más  del  50%  de 
la roca  masiva  y es  la que  contiene  el  cuarzo  y  la  sa-
nidina (López Ruiz y Rodríguez Badiola,  1980). 

Toda  la  zona  descrita  ha  sido  afectada  por  varios 
sistemas  de fallas,  y es  de  presumir  que  algunas  fue 
sen  ya  activas  cuando  se  produjo  el  vulcanismo.  El 
más  importante  es  un  sistema  transcurrente  NE-SW 
(Falla  de  Carboneras),  aunque  perpendicularmente 
se  desarrolla  otro  sistema  de  componente  normal, 
NW-SE. 

En  las  zonas  que  presentan  una  fracturación  inten 
sa,  las rocas  volcánicas  han  sufrido  una  serie  de pro 
cesos de transformación,  que hace difícil,  si no impo 
sible,  reconocer  la  naturaleza  de  la  roca  original, 
puesto  que  las  paragénesis  primarias  han  sido  susti 
tuidas parcial  o totalmente por otras de más baja  tem 
peratura. 

Estos  procesos  de  transformación  han  sido  conse 
cuencia  de  la  circulación  de  dos  tipos  de  fluidos  hi 
drotermales, que han afectado  más intensamente  a los 
materiales  piroclásticos  (ignimbritas,  tobas,  etc.)  que 
a  los  masivos.  Las  soluciones  hidrotermales  clara 
mente  ácidas  afectan,  fundamentalmente,  a  materia 
les ignimbríticos, originando como productos  de alte 
ración:  alunita,  jarosita  y  caolinita  (Lodder,  1966; 
Martín  Vivaldi et al.  1971; Puy et al.  1974;  Augustin, 
1973),  mientras  que  las  soluciones  neutras  o  ligera 
mente  ácidas, mucho  más generalizadas  que  las ante 
riores,  afectan  a tobas  y  aglomerados  provocando  su 
bentonitización  (Reyes,  1977;  Reyes  et  al.,  1978a  y 
b;  1979a, b y c;  1980a y b; Caballero  1985). 

Dentro de la región  de Cabo de Gata pueden  distin 
guirse  dos  grandes  formaciones  eruptivas:  Sierra  de 
Gata y Serrata de Níjar.  La primera es más  importan 
te en cuanto  a extensión,  ya que  se prolonga  a lo  lar 
go  de  la  costa  desde  el  propio  Cabo  de  Gata  hasta  la 
Mesa  de  Roldan,  con  una  longitud  de  unos  35  km  y 
una  anchura  media  de  6 km. La  Serrata  de Níjar  esta 
formada  por  una  sucesión  de  pequeñas  colinas  situa 
das  hacia  el  interior  pero  paralela  a  Sierra  de  Gata, 
con  una  longitud  de  unos  12  km  y  una  anchura  de 
unos 2 km. 

Los  yacimientos  de  bentonita  se  sitúan  en  ambas 
formaciones  volcánicas.  Por  algunas  características 
de las bentonitas los yacimientos  de Sierra  de Gata se 
pueden  dividir  en  dos  zonas,  Norte  y  Sur,  separadas 
por la Rambla de Escullos. 

III.2  Antecedentes sobre 

las bentonitas de Cabo de Gata 

Una  bentonita  verde-grisácea,  procedente  de  la Se 
rrata  de  Níjar,  dio  lugar  al  primer  estudio  sobre  ben 
tonitas en  la región  volcánica  de  Cabo  de Gata, reali 
zado  por  González  García  y  Martín  Vivaldi  (1949). 
A  partir de este momento  se suceden  una serie de pu 
blicaciones  (Aleixandre,  1949;  González  García  y 
Beutelspacher,  1956;  Martín  Vivaldi  et  al.,  1956; 
Mackenzie,  1957;  Linares  1963),  en  las  que  se  des 
criben  las  características  mineralógicas  y  técnicas  de 
estos materiales,  (para una revisión  más completa  ver 
Reyes,  1977;  Caballero,  1985).  Según  estos  autores, 
estas  bentonitas  se habrían  formado  por  la  alteración 
hidrotermal  de rocas  volcánicas  ácidas,  dacitas  y rio-
litas.  El  proceso  involucraría  la  movilización  de  síli 
ce,  hierro,  alcalinos  y  alcalinotérreos.  En  zonas  con 
cretas  se  observó  además,  una  adición  relativamente 
importante de magnesio. 

A  partir  de  1970,  se  inicia  un  estudio  sistemático 
sobre  la  génesis  y  geoquímica  de  las  bentonitas,  así 
como  de  sus  materiales  originales  (Linares  et  al., 
1972;  Reyes  et  al.,  1974;  Augustin,  1973;  Terrer, 
1974;  Reyes,  1977; Reyes  et  al.,  1978a,b;  1979a,b,c; 
1980a,b;  1981a,b;  Caballero  et  al.,  1983;  Linares, 
1985,  1987;  Caballero,  1985; Reyes  et  al,  1987). Es 
tos  autores  encuentran  que  los  materiales  neo forma 
dos  durante el  proceso  de  alteración  hidrotermal  pre 
sentan  características  diversas  en  las  distintas  zonas, 
lo cual no  puede  achacarse  tan sólo  a la naturaleza  de 
las rocas  originales,  sino  también  al quimismo  y ori 
gen  de  las  soluciones  hidrotermales  y  a  las  tempera 
turas en que se produjeron  las alteraciones. 

Como  indica  Caballero  et al. (1983), en  la zona  Sur 
de la región  de  Cabo  de Gata  se presentan  yacimien 
tos  con  características  sedimentarias  ausentes  en  las 
demás  zonas,  relacionadas  con  el  depósito  de  mate 
riales  piroclásticos  en  un  mar  muy  somero,  y  prácti 
camente cerrado. Las bentonitas  de estos  yacimientos 
presentan  por  lo  tanto  características  distintas  a  las 
del resto de la zona. 

La  coloración  de  las  bentonitas  es  extraordinaria 
mente  variable,  ya  que  en  la  Serrata  de  Níjar  predo 
minan  colores intensos  (rojo, verde,  amarillo, negro), 
mientras  que  en  la  zona  Norte  de  Sierra  de Gata  son 
fundamentalmente  blancas, o  en  casos  más  restringi 
dos,  verdes  o  amarillos  pálidos.  En  la  zona  Sur,  las 
bentonitas  presentan  un  aspecto terroso  con  tonalida 
des  pardas,  grisáceas,  verdoso  amarillentas,  etc.  Esta 
diversidad  de coloración  es debida  a la  concentración 
relativa  de  ciertos  elementos,  tales  como  Cr,  Ni,  Co, 

-  14-

La región de Cabo de Gata. Geología y yacimientos de bentonita 

etc, que se acumulan en ellas durante los procesos de 
alteración (Linares et al., 1973). 

Los yacimientos estudiados abarcan buena parte de 
la región de Cabo de Gata, como se indica en la Figu­
ra III­2 (ver Anexo). 

III.2.1 Mineralogía de las bentonitas 

y esmectitas 

Como puede verse en la Tabla III­A (Reyes et al., 
1987), donde se representan los datos mineralógicos 
de una selección de 289 bentonitas estudiadas corres­
pondientes a las tres zonas diferenciadas en la región 
volcánica de Cabo de Gata, el mineral mayoritario es 
un filosilicato (86%), seguido de plagioclasa, cuarzo 
y calcita. El resto de minerales presentan porcentajes 
muy bajos. 

La fracción fina está formada casi exclusivamente 
por una esmectita con pequeñas cantidades de iuta e 
interestratificados ilita/montmorillonita en algunas 
ocasiones muy particulares. En zonas puntuales, en­
clavadas fundamentalmente en la zona de Sierra de 
Gata, aparecen zeolitas tipo mordenita (Morrón de 
Mateo), que pueden alcanzar porcentajes de hasta 
más del 10%. Así mismo, la ilita o interestratificados 
ilita/montmorillonita pueden ser relativamente abun­
dantes e incluso mayoritarios, como es el caso de las 
muestras de El Corralete al sur del faro de Cabo de 

Gata. Estos casos deben considerarse como anecdóti­
cos, ya que lo normal es la presencia de una esmecti­
ta sin acompañamiento de ningún otro filosilicato. En 
todos los casos, las esmectitas son dioctaédricas y 
pertenecen a la serie montmorillonita/beidellita. 

En la Tabla III­A se muestran algunos de los pará­
metros cristalográficos de estas esmectitas, tales co­
mo: índice de cristalinidad de Biscaye (1965) y tama­
ño cristalino. Los valores del índice de cristalinidad 
presentan un intervalo global comprendido entre 0,44 
y 0,98, si bien más del 80% de las muestras presentan 
un valor superior al 0,8, característico de esmectitas 
de origen hidrotermal. En las muestras que contienen 
filipsita (Escullos y Rambla Méndez) el índice de 
cristalinidad es siempre bajo, similar a los encontra­
dos por Biscaye (1965) y Huertas et al. (1977) para 
esmectitas de sedimentos de origen marino. 

El tamaño cristalino es muy heterogéneo, compren­
dido entre 20 y 169A, si bien la mayoría de las mues­
tras (97%) no superan 120A, con un valor medio de 
69A para el conjunto de las muestras de Sierra de 
Gata y 24Å para aquellas de la Serrata de Níjar. 

III.2.2 Composición química 

de bentonitas y esmectitas 

En la Tabla III­B (Reyes et al., 1987) se recoge la 
composición química de las bentonitas de cada una 

Tabla III­A 
Composición mineralógica de las bentonitas. Parámetros físicos. (Reyes et al., 1987). 

S. Gata N. 

S. Níjar 

Z.Sur 

Media 

Margen 

Media 

Margen 

Media 

Margen 

Media 
de la Región 

Filosilicatos 

Plagioclasa 

Cuarzo 

Zeolita 

Anfíboles 

Tridimita 

Mica 

Calcita 

Feldespato­K 

89 

3 

2 

70­100 

0­8 

0­7 

0­5 

0­5 

0­5 

0­3 

0­15 

0­5 

88 

9 

2 

— 

— 

1 

Τ 

Τ 

Τ 

72­96 

75 

30­100 

86 

1­25 

0­5 

— 

— 

0­8 

Τ 

0­5 

0­3 

8 

6 

3 

1 

2 

1 

2 

2 

0­30 

0­40 

0­16 

0­11 

0­40 

0­23 

0­18 

0­14 

5 

3 

1 

1 

1 

1 

2 

Τ 

I. de Biscaye 

0.87 

0.4­0.9 

0.82 

0.6­0.9 

Tamaño cr. (Å) 

69 

20­120 

24 

16­34 

0.83 

70 

0­6­0.9 

34­169 

0.84 

54.3 

15 

II. La region de Cabo de Gata. Geología y yacimientos de bentonita 

de las zonas de alteración. Teniendo en cuenta estos 
valores se puede decir que las bentonitas de la región 
de Cabo de Gata son más silíceas y férricas cuanto 
más al sur se encuentren y, por el contrario, son me­
nos magnésicas y sódicas, y tienen un contenido de 
agua de deshidroxilación más bajo. Por ello, cabría 
pensar que las bentonitas de la Zona Sur son las que 
presentan un menor grado de alteración y, como este 
disminuye gradualmente hacia el Sur, parece como si 
la alteración disminuyese de Norte a Sur. Aunque es­
to es cierto, la variación del quimismo de las bentoni­
tas depende también de otros factores, como se dis­
cutirá más adelante. 

Los valores de Fe2Ü3 son similares en la Serrata de 

Níjar y en la Zona Sur y superiores a la zona Norte. 
El MgO presenta un valor medio superior al que apa­
rece en la zona Sur y en la Serrata e inferior a la zona 
Norte. Esta disminución gradual norte­sur de magne­
sio se debe a la composición de las soluciones hidro­
termales, como se verá más adelante. El resto de los 
óxidos son prácticamente constantes respecto a la 
media. Solo el ΗιΟ+ presenta un valor inferior a la 
media (6,27%) en la zona sur. 

En la Tabla III­C se muestran los valores medios 
de. los óxidos correspondientes a la composición quí­
mica de las esmectitas, para cada una de las zonas se­
leccionadas, para el total de las muestras y para las 
esmectitas seleccionadas por Weaver y Pollard 
(1973) procedentes de diversas partes del mundo. 

Comparando estas zonas entre sí se puede observar 

que el contenido en sílice disminuye hacia el sur, 
también en esta zona son menos alumínicas y sódi­
cas. Se puede observar también que las esmectitas de 
la Serrata de Níjar son las más férricas (5,10%) mien­
tras que en la zona Norte presentan los menores con­
tenidos en Fe2Ü3 de toda la región de Cabo de Gata 
(1,16%). 

Por otra parte, si se comparan los valores medios 
de los óxidos de las esmectitas de Cabo de Gata con 
los valores de Weaver y Pollard (1973), se observa 
que las esmectitas de Cabo de Gata son algo más silí­
ceas y menos alumínicas. Así mismo hay que desta­
car su mayor contenido en magnesio, así como en so­
dio y potasio. 

El contenido de elementos traza de las bentonitas 
(Tabla III­D) depende, fundamentalmente, del tipo de 
roca original y del grado de alteración. Así, existen 
muy buenas correlaciones entre los porcentajes de 
minerales primarios ferromagnésicos y el contenido 
en elementos pesados (Cr, Cu, Ni, Mn, etc.). Es nor­
ma general que las bentonitas muy ricas en esmectita 
posean altas concentraciones relativas de estos últi­
mos elementos. Incluso, en las esmectitas proceden­
tes de rocas algo más básicas, las concentraciones de 
cationes de transición son suficientes como para pro­
ducir bentonitas coloreadas, verdes, azules, rojas, 
pardas, negras, etc. (Linares et al., 1973). Por otra 
parte, las esmectitas retienen bien en su estructura o 

Tabla lll­B 
Composición química de las bentonitas (Reyes et al., 1987). 

S. Gata N. 

S. Níjar 

Z.Sur 

Media 

Margen 

Media 

Margen 

Media 

Margen 

Media 
de la región 

SÍ02 

AI203 

Fe2C­3 

T¡02 

CaO 

MgO 

Na20 

K2O 

CO2 

'H20+ 

59.30 

18.40 

2.17 

0.23 

3.05 

5.33 

2.10 

1.85 

1.18 

6.79 

51­69 

13­26 

0­8 

0­1.2 

0­6 

1­7 

0­4 

0­8 

0­5 

3­10 

63.48 

18.52 

4.79 

0.53 

2.48 

1.77 

1.52 

1.02 

1.04 

4.95 

46­78 

13­23 

0­10 

0­1.4 

0.19 

0­4 

0­3 

0­4 

0­8 

2­10 

60.59 

18.50 

3.06 

0.31 

2.77 

4.23 

1.99 

1.53 

1.03 

6.27 

61.67 

18.95 

4.47 

0.31 

1.80 

3.27 

2.35 

0.78 

0.18 

6.22 

53­67 

15­23 

1­13 

0­0.5 

1­5 

1­6 

0­4 

0­2 

0­3 

4­9 

16 

II. La region de Cabo de Gata. Geología y yacimientos de bentonita 

Tabla lll­C 
Composición química de las esmectitas (Reyes et al., 1987). 

S. Gata N. 

S. Níjar 

Ζ. Sur 

Media 

Margen 

Media 

Margen 

Media 

Margen 

Media 
de la Región 

Media 
de W­P (73) 

SÍ02 

61.06 

53­65 

60.16 

55­63 

58.54 

50­66 

AI203 

Fe203 

T1O2 

CaO 

MgO 

Na20 

K2O 

H20+ 

19.91 

12­25 

19.12 

13­23 

18.52 

1.16 

0.04 

1.73 

5.65 

1.73 

1.00 

8.11 

0­4 

0­1.7 

1­3 

2­8 

0.5­3 

0­5 

7­10 

5.10 

0.29 

0.77 

5.92 

1.47 

0.61 

6­40 

2­11 

0­0.5 

0­2 

3­7 

0­3 

0­1 

4­8 

5.07 

0.28 

1.48 

6.01 

0.87 

0.72 

8.01 

9­29 

2­13 

0­0.8 

0­0.9 

2­9 

0.2­1 

0­3 

5­10 

60.35 

19.52 

2.78 

0.12 

1.56 

5.77 

1.49 

0.89 

7.88 

59.49 

21.93 

3.97 

0.25 

1.18 

3.55 

0.82 

OM 

©.Jo 

W­P(73) = Weaver and Pollard, 1973. 

Tabla Hl­D 
Contenido de elementos traza en las bentonitas. 

Elm. 

Margen 

Media 

Elm. 

Rb 

Ba 

Pb 

Sr 

Cs 

La 

Th 

Zr 

Sn 

Mo 

5­100 

3­600 

2­100 

10­400 

10­50 

5­150 

nd­300 

30­300 

1­60 

1­7 

30 

110 

25 

150 

20 

55 

120 

160 

17 

3 

Elern. = Elementos; nd=no detectable. 

Mn 

Cu 

Co 

Ni 

Li 

V 

Cr 

Ga 

Β 

Be 

Margen 

5­7000 

2­23 

nd­15 

nd­100 

15­100 

nd­160 

nd­40 

10­120 

nd­100 

nd­10 

Rrf&ulB 

— 

10 

3 

15 

45 

10 

8 

25 

37 

5 

17 

La región de Cabo de Gata. Geología y yacimientos de bentonita 

como catión de cambio a elementos tales como Be, 
Ga, Ba, Pb, etc. (Caballero et al., 1986; Linares et al., 
1987). 

III.2.3 Fórmulas estructurales 
de las esmectitas 

Para el cálculo se seleccionaron aquellas muestras 
que presentaban esmectita como único mineral existen­
te en la fracción fina. En la Tabla ΙΠ­Ε se incluyen, por 
tanto, 153 datos de la Zona Norte de Sierra de Gata, 31 
de la Serrata de Níjar y 20 de la Zona Sur. 

Los valores medios de los cationes de la capa tetraè­
drica y octaédrica, para cada zona, aparecen reflejados 
en la Tabla ΠΙ­Ε, así como el valor medio total. 

Respecto a la sustitución tetraèdrica por aluminio, 
se puede observar que las muestras más alumínicas 
corresponden a la Serrata de Níjar, seguidas de la Zo­
na Sur con un valor similar, mientras que las mues­
tras de la zona Norte de Sierra de Gata presentan un 
contenido en Al(IV) inferior. 

El aluminio octaédrico, Al(VI), presenta valores 
idénticos en la Serrata y en la Zona Sur, mientras que 
en la Zona Norte presenta un mayor contenido. 

El hierro octaédrico, Fe(VI), presenta unos valores 
muy bajos para la zona norte de Sierra de Gata y esto 
condiciona que el valor medio total sea también bajo 
(0,243); sin embargo, en la Serrata de Níjar y Zona 
Sur el contenido en Fe(VI) es mayor (0,472 y 0,456 
respectivamente). 

Los valores obtenidos en Mg(VI) son muy homo­

géneos en toda la región, apareciendo como valor 
medio 1,01, que es superior al encontrado por Wea­
ver y Pollard (1973) en su selección (0,71); este ele­

vado contenido en magnesio es una de las caracterís­
ticas de las esmectitas de la región de Cabo de Gata. 
Aún cuando los valores medios de la carga total 
(X+) en la región de Cabo de Gata son similares a los 
de Weaver y Pollard (1973), muchas de las esmecti­
tas de esta región presentan mayor carga, ya que co­
mo se indicó anteriormente el valor medio viene con­
dicionado por las esmectitas de la Zona Norte. 

En conjunto, puede indicarse que las esmectitas de 

Cabo de Gata caen dentro de los márgenes de com­
posición establecidos. En todo caso, cabe destacar su 
alto contenido en magnesio. 

III.2.4 Génesis de las bentonitas 

En la región de Cabo de Gata no todos los aflora­
mientos o niveles subaéreos de cineritas, aglomera­
dos y conglomerados están alterados a bentonita. Es­
ta observación de campo indica que debe excluirse 
un origen de las bentonitas por simple meteorización 
de las masas piroclásticas. El no encontrar, en gene­
ral, estructuras sedimentarias en los niveles bentoníti­
cos excluye un origen sedimentario. Por el contrario, 
la mayor parte de los yacimientos de bentonita están 
relacionados con fracturas actualmente visibles, lo 
que hace pensar con más fundamento en un origen 
hidrotermal. 

Recientemente, se han confirmado estas hipótesis y 

se han efectuado algunas precisiones sobre el origen 
de estas bentonitas (Leone et al., 1983). Mediante un 
estudio de isótopos estables de oxígeno e hidrógeno 
se ha llegado a la conclusión de que deben excluirse 
todo tipo de acciones de meteorización, de aguas del 
mar y de soluciones magmáticas. Los datos isotópi­
cos sólo son consistentes con un origen de las bento­

Tabla lll­E 
Fórmulas estructurales de las esmectitas. Valores medios (Reyes et al., 1987). 

S. Gata N. 

S. Níjar 

Z.Sur 

Media 

Margen 

Media 

Margen 

Media 

Margen 

Media 
de la Región 

Media 
deW­P 

Si (IV) 

7.808 

7.2­8 

7.682 

7.4­7.9 

7.741 

7.4­8 

Al (IV) 

0.192 

0­0.8 

0.318 

0.1­0.6 

0.259 

0­0.6 

7.774 

0.226 

Al (VI) 

2.963 

2.3­3.3 

2.706 

2.1­3.1 

2.688 

2.2­3.6 

2.870 

Mg (VI) 

0.999 

0.3­1.6 

1.059 

0.6­1.4 

1.042 

0.4­1.6 

Fe (VI) 

0.124 

0­0.5 

0.472 

0.1­1.2 

0.456 

0.1­0.8 

X" 

0.942 

0.5­1.2 

0.663 

0.4­1 

0.741 

0.4­1.2 

1.017 

0.243 

0.853 

0.68 

0.32 

3.59 

0.71 

0.09 

0.82 

La región de Cabo de Gata. Geología y yacimientos de bentonita 

nitas  por  acción  de  aguas  meteóricas  recalentadas. 
Las  temperaturas  de  acción  de  estas  soluciones  fue 
ron  de 40°C  en  la Serrata  de Níjar  y de unos  70°C en 
la Sierra de Gata. 

A  partir  de  los  cationes  y  aniones  solubles  y  de 
cambio de las bentonitas  se han podido  deducir los ti 
pos  de  soluciones  hidrotermales  que  actuaron  en  la 
región  (Caballero  et  al.,  1985b). La fuente  de  recarga 
de los acuíferos  debieron  de ser las Sierras  Alhamilla 
y  Cabrera  situadas  al norte  de  los yacimientos.  Estas 
soluciones  viajaron  en  dirección  sur y, una  vez  reca 
lentadas, alteraron  los niveles piroclásticos más poro 
sos.  La  solución  deducida  para  la  zona  norte  de  Sie 
rra  de  Gata  es  similar  a  las  soluciones  en  equilibrio 
con  micasquistos,  que  son  precisamente  los  materia 
les principales de las mencionadas  sierras. Su quimis-
mo  es  de  tipo  bicarbonato  cálcico.  Las  soluciones, 
durante  su  trayectoria  hacia  el  sur,  van  convirtiéndo 
se  gradualmente  a  otras  de  tipo  cloruro  sódico,  por 
reacción  con los materiales volcánicos que atraviesan. 

Si  se aplica  el geotermómetro  de Fournier  y Trues-
del  (1973)  a  estas  soluciones  deducidas,  se  encuen 
tran temperaturas  concordantes con las obtenidas me 
diante  el  estudio  de  isótopos  ligeros  estables.  Así 
mismo,  la  composición  de  las  soluciones  está  en 
equilibrio  con  montmorillonita,  de  acuerdo  con  el 
diagrama  termodinàmico  de  equilibrio  de  fases  de 
Hemleyetal., 1971. 

Durante  la reacción  de las soluciones  hidrotermales 
con  los materiales  volcánicos  se forma  bentonita  y se 
eliminan  importantes  cantidades  de  elementos.  Para 
conocer  el  balance  de  materia  durante  el  proceso  de 
alteración  se efectuó  un  cálculo  de Barth  (1948)  mo 
dificado  suponiendo  el  aluminio  constante.  El  resul 
tado  de  estos  cálculos  muestra  que  la pérdida  de  ma 
teria  es  tanto  más  alta  cuanto  más  ácida  es  la  roca 
original. Un  dato  importante  que  se deduce  del análi 
sis  de  estos  balances  de  materia  es que  no  hay  nece 
sariamente  coincidencia  entre  grado  de  alteración  y 
el  porcentaje  de  esmectita.  Normalmente,  al  aumen 
tar  el  grado  de  alteración  aumenta  en  efecto  la  es 
mectita.  Si prosigue  la alteración, las pérdidas de ma 
teria  aumentan.  Existen  casos  con  pérdidas  de 
materia  crecientes  y  porcentajes  de  esmectita  cons 
tantes,  o  incluso  inferiores.  La  hidrólisis  avanzada 
puede  afectar  también  a la propia  esmectita.  Por  ello 
su  porcentaje  en  algunas  ocasiones  puede  ser  inde 
pendiente del grado  de alteración. 

En numerosos casos, la esmectita puede ir  acompa 
ñada  de  tridimita  de  baja  temperatura  y/o  zeolita.  La 
presencia  de  estas  fases  accesorias  parece  estar  rela 
cionada  con  condiciones  hidrodinámicas  particulares 
de  la  masa  en  alteración.  Los  porcentajes  de  pérdida 

de  materia  oscilan  entre  el  50  y  el  10%  en  peso.  De 
acuerdo  con  estos  cálculos  también  se  ha  deducido 
que  al  aumentar  la  acidez  de  la roca  original  las  pér 
didas  más  importantes  son  de  sílice  y  potasio,  las  de 
calcio  y  hierro  se  hacen  menores,  mientras  que  hay 
aportes  de magnesio  y de hidroxilos  (Caballero et al., 
1992). 

Los  factores  que  han  debido  influir  en  la  variación 
de  la  composición  química  de  las  esmectitas  son:  el 
quimismo  de la roca  madre y de  la solución  hidroter 
mal, el grado de alteración  de la roca y las  temperatu 
ras de alteración  (Linares,  1985; Caballero,  1985). 

La  solución  hidrotermal  aporta  pequeñas  cantida 
des de magnesio  que entran  a formar  parte  de  la  capa 
octaédrica  de  las esmectitas.  Este  elemento  es  funda 
mental  para  la  formación  de  las  esmectitas  (Harder, 
1972). 

El efecto  de la temperatura  es todavía  poco  conoci 
do,  ya  que  hasta  ahora  se  posee  un  pequeño  número 
de  datos  geotermométricos  de  bentonitas.  De  todas 
formas  parece  que  existen  unas  tendencias  a  incre 
mentar el magnesio  octaédrico,  al aumentar la tempe 
ratura de formación  de las esmectitas. 

Al  aumentar la acidez  de la roca madre, la esmecti 
ta  resultante  posee  un  mayor  contenido  en  aluminio 
tetra-  y  octaédrico,  menor  contenido  en  magnesio  y 
menor carga total. 

En los primeros estados  de alteración  se forman  es 
mectitas  con  mayor  sustitución  tetraèdrica  y  mayor 
contenido  en  hierro;  por  el  contrario,  el  aluminio  y 
magnesio  octaédrico  y la carga total  son menores. En 
consecuencia,  las esmectitas  iniciales  (precoces)  tien 
den  hacia  la  serie  beidellita-nontronita,  mientras  que 
las  esmectitas  correspondientes  a  grados  de  altera 
ción  muy  avanzados  deben  considerarse  como  mont-
morillonitas típicas. 

Por  todo  ello  pueden  establecerse  las  condiciones 
de formación  de las  esmectitas  de  la región  (Linares, 
1987): 

a) Los  materiales  andesíticos  se  transforman,  su 
friendo  pequeñas  pérdidas  de  materia,  a  beide-
llitas ricas en Fe  en  los estados  iniciales  de  alte 
ración y a montmorillonita  en los  finales. 

b)Los  materiales  dacíticos  se  transforman,  con 
pérdidas  moderadas  de  materia,  a beidellitas  ri 
cas en Fe al comienzo  de la alteración  y a beide 
llitas y montmorillonitas  al  final. 

c) Los materiales riolíticos  se transforman,  con  im 
portantes  pérdidas  de  materia,  a  beidellitas  y 
montmorillonitas  al  avanzar  el  grado  de  altera-

- 1 9-

III. La región de Cabo de Gata. Geología y yacimientos de bentonita 

ción.  La  beidellita  aparece  incluso  en  los  esta 
dos finales  de la alteración. 

III.3  Selección de yacimientos 

de bentonita para este proyecto 

.2.5 Modelo global del proceso 

de bentonitización 

El  sistema  geotérmico  que  actuó  en  la  región  de 
Cabo  de Gata  debió  ser  muy  simple.  Probablemente, 
las  aguas  meteóricas  se  infiltraron  en  profundidad, 
aprovechando  también  la  gran  fracturación  de  la re 
gión.  Estos  acuíferos  debieron  seguir una  trayectoria 
norte-sur  en  dirección  al  mar.  Las  soluciones,  una 
vez calientes, penetraron  en los distintos niveles cine-
ríticos  porosos  alterándolos  a bentonita.  Las  solucio 
nes  cargadas  con  los productos  de  desecho  de  las re 
acciones  de  hidrólisis  debieron  surgir  a la  superficie 
formando  fuentes  termales,  aprovechando  fracturas, 
o bien  continuar  su trayectoria  hacia  el  sur. No  pare 
ce  necesario  postular  un  gradiente  geotérmico  anor 
mal en la región provocado por una cámara magmáti 
ca  en  enfriamiento.  Los  datos  isotópicos  no  admiten 
ninguna  duda  en  excluir  contaminaciones  de  fluidos 
magmáticos.  Para  las  temperaturas  de  alteración  en 
contradas, 40 a 70°C, las profundidades  de los  acuífe 
ros  debieron  ser mínimas.  Además,  hay  que  tener  en 
cuenta el  aporte energético  adicional  debido  a las re 
acciones  de  alteración  hidrotermal  (Linares,  1985). 
En  efecto,  las  reacciones  de  hidrólisis  de  las  plagio-
clasas  son  exotérmicas  y,  además,  la  variación  de  la 
energía  libre  de la reacción  de formación  de esmecti 
ta  a  partir  de  materiales  vitreos  de  composición  fel-
despática  es  negativa  para  las  temperaturas  conside 
radas.  Por  ello, puede  afirmarse  que  la  formación  de 
esmectita  transcurre  a  través  de  un  proceso  que  po 
dría  denominarse  "autopropulsante"  o  "autocataliza-
do", mediante  el cual  los materiales  cineríticos  volcá 
nicos tienden a destruirse totalmente. 

El  proceso  de  alteración  debe  comenzar  con  una 
etapa  de  hidratación  del  material  vitreo  con  forma 
ción de grupos  silanólicos; posteriormente, durante la 
etapa  de  desvitrificación,  se  produce  la nucleación  y 
el crecimiento  de los cristales  de esmectita.  Esta últi 
ma etapa viene  favorecida  por  la presencia  de  peque 
ñas cantidades  de electrolitos en  la solución  hidroter 
mal,  con  lo  que  la velocidad  de  la reacción  aumenta 
en varios órdenes de magnitud  (Löfgren,  1970). 

El  equipo  de  investigación  ha  venido  realizando, 
como  ya  se  ha  indicado,  numerosos  estudios,  esen 
cialmente  geoquímicos,  sobre  los  procesos  de  altera 
ción  de  materiales  volcánicos  a  bentonita,  en  la  re 
gión de Cabo de Gata. 

A  lo largo  del tiempo  se han  ido muestreando  y es 
tudiando yacimientos  de diversa importancia, a medi 
da que  se ponían  en  explotación  y,  además,  otros  ca 
racterizados  más bien  como  labores exploratorias. En 
unos  casos  los  yacimientos  eran  de  interés  económi 
co  mientras que  en  otras  ocasiones  no  dejaban  de  ser 
meras  curiosidades  mineralógicas  y  geoquímicas. 
Como  resultado  de  todo  ello,  y  sin  haber  pretendido 
nunca realizar un muestreo exhaustivo, se poseen  hoy 
día  datos  suficientes  como  para  efectuar  una  evalua 
ción  general  de  los  mismos,  especialmente  desde  el 
punto de vista mineralógico  y genético. 

A la hora  de  tener  que  seleccionar  tres  yacimientos 
que  representen  de  alguna  manera  a  la  totalidad  de 
las  bentonitas  de  la  región  se  plantean  problemas  de 
difícil  solución,  dada  la relativa  diversidad  de  carac 
terísticas  de  las  bentonitas.  Ahora  bien,  como  no  se 
trata  en  este  proyecto  de una  selección  académica  de 
variedades  sino  más  bien  de  elegir  materiales  candi 
datos  para  una  aplicación  concreta,  se ha  optado  por 
clasificar  a los  yacimientos  de  acuerdo  con  unas  ca 
racterísticas  que  son  imprescindibles  para  la  viabili 
dad del proyecto en curso: 

a) Riqueza  media  en  esmectita.  Se  desechan  aque 
llos materiales con riqueza inferior  al 70-75%. 

b) Reservas  mínimas  estimadas  del  orden  del  mi 

llón de toneladas. 

Como  resultado  de  esta  clasificación  fueron  dese 
chados  la  mayor  parte  de  los  yacimientos.  En  unos 
casos  porque  los porcentajes  de  esmectita  eran  bajos 
y en otros porque  se trataba  de bolsas de pequeño to 
nelaje  o  la  accesibilidad  era  difícil.  La  decisión  final 
recayó en los tres yacimientos  siguientes: 

1. Yacimiento  del Cortijo  de Archidona, en la zona 

sur de la Serrata de  Níjar. 

2. Yacimiento  de Los Trancos, en  la zona norte  de 

Sierra de Gata. 

Siguiendo  el método  de Helgeson  (1970)  se ha po 
dido  calcular  que  para formar  un  yacimiento  de  ben 
tonita  de  5.10  Tm  se necesitaría  un  tiempo  algo  su 
perior  al millón  de  años, con  el  concurso  de cerca  de 
tres millones de m3 de solución  hidrotermal. 

3.  Yacimiento  del Morrón  de Mateo, en la  Rambla 

de Escullos. 

Con  esta  selección  se  cubren  perfectamente  los 
condicionantes  expuestos  y  además  se  atiende  a  una 
clara diferenciación  de tipos distintos de bentonitas. 

20 

La región de Cabo de Gata. Geología y yacimientos de bentonita 

En  efecto,  de  acuerdo  con  nuestros  datos  previos, 
las bentonitas  de  la  Serrata  de  Níjar  (Archidona)  son 
de  gran  pureza  y  poseen  excelentes  propiedades  co 
loidales;  de  las  bentonitas  de  Los  Trancos,  también 
de  gran  pureza,  existen  las  mayores  reservas  conoci 
das;  las  bentonitas  del  Morrón  de  Mateo, por  el  con 
trario,  contienen  proporciones  muy  notables  de  are 
nas  (cuarzo,  feldespatos,  etc.),  pero  podrían  servir, 
sin  necesidad  de  adiciones  de  cuarzo,  para  fabricar 
briquetas de bentonita  compactada. 

Por  otra parte, las esmectitas  también  presentan  di 
ferencias;  así,  en  los  yacimientos  de  Serrata  y  Mo 
rrón  de  Mateo  son  de  tipo  montmorillonita  mientras 
que  en  Los  Trancos  existe  una  mezcla  de  montmori 
llonita y beidellita. 

Puede  decirse  que  las  bentonitas  de  los  tres  yaci 
mientos pueden  suministrar una gama de  propiedades 
de  gran  utilidad  para  diversas  exigencias  tecnológi 
cas,  dentro  de  su  aplicación  como  relleno  y  sellado 
en almacenamientos radiactivos. 

21 -

IV. Metodología 

IV 

METODOLOGIA 

IV.1 Esquema metodológico general 

IV. Metodología 

INFORMACIÓN 

PREVIA 

I 

TRABAJO DE CAMPO 

1 .· 

O a o l a g la da o a da y a o l m l l n to 

2 .­ C a r t o g r a l la y o o r t aa g i o l o a l c o· 
».­ M u l l i r lo da b e n t o n i t i· 

+ 

«E H AN T O M A DO 10 M U E S T R AS P OR 

SELECCIÓN DE YACIMIENTOS: 

1 .­ C o t t i lo da A r o h l d o na ( « a r r a la <¡ · H i l a r) 

2 .­ L ea T r i n e o· ( N o n· da a i a r ra da flata) 

3 .­ M o r r ón da M a t ao ( E a o u l l o a) 

> 

H OM O dE Η E I Z A DO P OH L A U l M A C I O rl 

J 

S E C A DO EM E S T U FA 

A C I M I E N T O, DE 1 80 kg CADA 

H OU OO Ε Η E I Z A DO P OR M O L I E N DA 

U NA DE E L L A S. 

E S T U D IO DE ESTABILIDAD 

F R A C C I ÓN < DE 2pm 

i 

1 .­ Análisis mineralogico (ORX) 

2 .­ Análisis químico: 

­ Mayores 
­ Amorfos 

3 .­ Propiedades adsorción 

­ S u p e r f i c ie e s p e c í f i ca 
­ Capacidad y cationes de cambio 

4 .­ Fórmulas e s t r u c t ú r a l e« 

t 

MUESTRA TOTAL  "I 

t 

1 .­ G r a n u l o m e t r ia 

2 .­ Anàlisi« m i n e r a l ó g i co (DRX) 

3 .­ Analisi» quisaìco: 
­ M a y o r ·« 
­ Traza« 
­ A m o r f os 
­ S a l ·· ( c o n d u c t i v i d a d) 

Α.- P r o p i e d a d ·· adsorción: 
­ S u p e r f i c ie e s p e c i f i ca 
­ Capacidad d· e · » b io 

­ 2 5­

IV. Metodología 

IV.2 Trabajo de campo 

Material y aparatos 

Previamente al estudio de campo se ha efectuado 
una recopilación de la bibliografía publicada sobre la 
geología de las distintas zonas. Hay que destacar las 
publicaciones del equipo de Prof. J. M. Fuster en los 
años sesenta y más recientemente la de Bordet 
(1985). 

La cartografía geológica se ha realizado con datos 
tomados sobre el propio terreno, trazando los contac­
tos con ayuda de las fotografías aéreas correspon­
dientes (de escala aproximada 1:33.000 y 1:17.000) y 
de los mapas topográficos de escala 1:50.000 y 
1:25.000 del IGN. 

Una vez obtenida la cartografía se ha ampliado a 
escala 1:10.000. Se ha atendido, especialmente, a los 
aspectos litológicos, estratigráficos y estructurales 
que podían ser útiles como control geológico de los 
yacimientos. 

IV.3 Métodos analíticos 

IV.3.1 Análisis granulométrico 

METODO DE LA PIPETA DE ROBINSON 
(Cfr. Anónimo, 1973). 

Reactivos 

■ Agua oxigenada al 30% (110 volúmenes). 
■ Hexametafosfato sódico: Se pesan 35,70 g de 

metafosfato sódico P0.3Na y 7,94 g de carbo­
nato sódico anhidro (para prevenir la hidrólisis 
del metafosfato), se coloca en matraz aforado 
de 1 litro, completando con agua destilada has­
ta enrase, agitando hasta disolución. 

Nota: En caso de no disponer del metafosfato 
sódico, puede obtenerse éste, a partir del fosfa­
to monosódico cristalizado PC>4H2Na*H20, por 
calentamiento en cápsula de platino, primero 
lentamente, con mechero de gas, hasta perdida 
del agua de cristalización y después en horno 
eléctrico a 650 °C durante 1 ó 2 horas. La masa 
fundida se vierte, en forma de tira, sobre una 
placa limpia de mármol y se deja enfriar. Al 
material vitreo obtenido se le dan las fórmulas 
y nombres siguientes: (PC^Na) metafosfato só­
dico, (P03Na)ó hexametafosfato sódico, 
(POíNa)x polimetafosfato sódico. 

■ Carbonato sódico al 5% en agua destilada. 

Pipeta de Robinson. 
Agitador rotatorio de botellas. 
Botellas de 1 litro con tapón de goma. 
Balanza de precisión que aprecie, por lo me­
nos,0.0001 g. 
Estufa de desecación. 
Vasos de precipitado en caliente de 1000 mi 
forma alta. 
Probetas graduadas de 1000 ml y tapón esmeri­
lado en vidrio o teflon. 
Juego de tamices (2 ­ 0.63 ­ 0.2 ­ 0.063 mm) de 
diámetro. 
Tamizadora eléctrica para el juego de tamices 
anterior. 
Embudo de vidrio de unos 25 cm de diámetro. 
Cápsulas de porcelana o pesasustancias de 30 
mi aprox. de capacidad. 
Termómetro de varilla de 0° a 60° ó de 0° a 
100°C. 
Soporte para embudos (grandes) 
Dosificador para 10 mi. 
Varillas de vidrio. 
Bujías filtrantes Chamberland, sistema Pasteur 
(L3). 

■ Sonicador que soporte potencias de 100 Watios 

y frecuencias de 20 Hz. 

Procedimiento 

Se pesan 10g de muestra seca al aire, se colocan en 

un vaso de litro, forma alta, y se completa con agua 
hasta unos 12 cm del fondo y se deja decantar o, para 
más rapidez, se extrae el agua que sobrenada median­
te bujías Chamberland al vacío. Se le da un mínimo 
de tres lavados, para eliminar sales solubles, y, final­
mente, se pasa toda la muestra a la botella de 1 litro 
del agitador, mediante un embudo y agua, lavando 
bien las paredes del vaso. La botella debe de quedar 
con unos 500 mi de líquido. 

Se le añade a cada botella 20 mi de dispersante he­
xametafosfato­carbonato sódico, se tapa y coloca en 
el agitador, se agita durante 8 horas como mínimo. 
Se quitan las botellas del agitador, dejándolas en re­
poso durante una noche, comprobando, al cabo de 
este tiempo, si ha habido dispersión. En caso de que 
alguna muestra no haya dispersado completamente, 
se le añaden otros 10 mi de dispersante y se vuelve a 
agitar. Deben anotarse los mi de dispersante añadi­

­ 2 6­

IV. Metodología 

dos para, en los cálculos, hacer la corrección de dis­
persante. 

Posteriormente, se somete la suspensión a un trata­

miento de ultrasonidos durante cuatro períodos de 
cinco minutos a 70 Watios y 20 Hz. 

La muestra dispersada se pasa mediante un embudo 

en cuya parte superior se le coloca el tamiz de 0,063 
(63) a una probeta de 1000 mi con tapón, lavando 
bien la botella y el residuo o rechazo de este tamiz, y 
cuidando de no perder ninguna partícula, así como de 
no pasarse del enrase de la probeta (debe quedar 
exactamente enrasada). 

El rechazo del tamiz se pasa a un recipiente grande 
ayudándose de agua, que al cabo de algunos minutos 
podremos eliminar fácilmente por decantación, pa­
sando finalmente este residuo o arena a una cápsula 
de porcelana previamente tarada, se coloca a evapo­
rar al baño maria y a secar en la estufa a 105°C. Se 
enfría y se pesa. 

At = Peso de la cápsula con residuo - peso cápsula 

vacía. 

El contenido de la cápsula se hace pasar por el jue­
go de tamices en la tamizadora automática durante 20 
minutos. Los tamices los hemos numerado de la si­
guiente forma: 

Tamiz ηΩ3 
Tamiz n22 
Tamiz nQl 
Tamiz nQ0 

Luz de malla 
2 mm 
0,63 mm 
0,2 mm 
0.063 mm 

Se pesan los tamices con el rechazo y en vacío en 
un granatario sensible a 0,001 g y por diferencia ob­
tenemos el peso de cada fracción. La suma de todas 
ellas más el residuo que nos queda en el colector de­
be ser igual (aproximadamente) al peso A, que se ob­
tuvo antes de tamizar. 

Ai = A3 + Ai + A\ + AQ + L 

Siendo L el peso de la fracción (limo) que no pasó 
en húmedo por el tamiz de 0.063 mm (63pm) y que 
se recoge ahora en el recipiente fondo de la columna 
de tamices (00) (colector). 

En la probeta de 1000 mi nos quedan las fracciones 

más finas que han pasado el tamiz, se enrasa exacta­
mente a 1000 mi, se agita enérgicamente por volteo, 
procurando que se despegue el residuo que se deposi­
ta en el fondo y a partir de este momento se sigue 
agitando durante un minuto, se deja en reposo, colo­
cándola rápidamente debajo de la pipeta de Robin­
son, introduciendo ésta 20 cm, haciendo la primera 
extracción que se vacía en una cápsula previamente 

tarada en balanza de precisión, se pone a secar al ba­
ño maria, continuando en estufa de desecación a 
105°C, se enfría en desecador con CLCa y se pesa en 
balanza de precisión que aprecie 0,0001 g. 

7?63 = Peso residuo seco 0,063 mm (63 \!*.m) 

Se vuelve a agitar de la misma forma anterior, se 
cronometrará la hora exacta en que se deja en reposo, 
se mide la temperatura, para calcular el tiempo nece­
sario para hacer la segunda extracción, que a 20°C, 
será de 4 min. y 39 seg. introduciendo la pipeta 10 
cm y de 9 min. y 17 seg. si se introduce a 20 cm de 
profundidad. 

En el caso de que la temperatura sea distinta de 
20°C, se hará la corrección utilizando las tablas co­
rrespondientes. Se hace la extracción al tiempo calcu­
lado, se deja vaciar en otra cápsula tarada, se seca de 
la misma forma anterior y se pesa en balanza de pre­
cisión. 

Rio = peso residuo seco 0,02 mm (20 \xm) 

La tercera extracción se hace, si la temperatura es 
de 20 °C, a los 46 min. 48 seg. a una profundidad de 
10 cm, y a 1 h. 33 min. 36 seg. a 20 cm de profundi­
dad. Para otras temperaturas se hace también la co­
rrección según las tablas citadas. 

^6,3 = peso residuo seco 0,0063 mm (6,3μηι) 

La cuarta extracción, la que llamamos fracción ar­

cilla (Ρ<2μιτι), se hace a las 7 h. 44 min. 24 seg. a 
una profundidad de 10 cm, y a 15 h. 28 min. 49 seg. a 
20 cm de profundidad (si la temperatura es de 20°C). 
Para otras temperaturas se hace también la corrección 
según las tablas citadas. 

Rl = peso residuo seco 0,002 mm (2 \xm) 

Corrección de dispersante: El dispersante añadido 

lleva una cantidad de materia seca que hay que des­
contar. Para ello se hace una prueba en blanco que 
consiste en lo siguiente: en una probeta de 1000 mi, 
de las que estamos utilizando en estas extracciones, 
se echan 20 mi del dispersante y se completan con 
agua hasta el enrase, se agita, se coloca debajo de la 
pipeta de Robinson, se extraen 20 mi y se colocan a 
evaporación en las mismas condiciones que las ante­
riores extracciones y se pesan: 

D = peso del residuo seco en la prueba en blanco. 

At= Peso residuo seco a 105° del tamizado en 

húmedo por 63 pm 

Ao = Peso del rechazo del tamiz n­ O de At en 

seco (63 pm) 

Ai = Peso del rechazo del tamiz n­ 1 (200 pm) 
A2 = Peso del rechazo del tamiz n" 2 (630 pm) 

27 

IV. Metodología 

A3 = Peso del rechazo del tamiz ns 3 (2000 

pm) 

(AOO) =L = Peso fracción que pasa por el tamiz de 

63 m en el tamizado en seco. 

At = Ao + Αι + 2 + A3 + L 

R63 = Peso residuo seco a 105°C, de la Ia ex­

tracción (<30") 

R20 = Peso residuo seco a 105°C, de la 2a ex­

tracción (4'39") 

Re,i = Peso residuo seco a 105°C, de la 3a ex­

tracción (46'48") 

R2 = Peso residuo seco a 105°C, de la 4a ex­

tracción (7°44'24") 

D = Corrección de Dispersante. 

V = Volumen extraído con la pipeta de Robin­

son (20 ml). 

Arena media % = 

A„ 

100 

39 Fracciones finas: 

Limo grueso % = (( " 20 · 1000) ■ 100) + 

+| 100 

Limo medio % = (( 20 6'3 · 1000) · 100) 

Limo fino % = (( 

^6,3 ~ ­^2 
SV 

1000) · 100) 

Arcilla % = ( yy · 1000) · 100 

Nomenclatura de las fracciones y tamaño 
de partículas. Escala ATTERBERG 

IV.3.2 Composición mineralógica 

Arena gruesa 

Arena media 

Arena fina 

Limo grueso 

Limo medio 

Limo fino 

Arcilla 

2 ­ 0,63 mm 

0,63 ­ 0,2 mm 

0,2 ­ 0,063 mm 

0,063 ­ 0,02 mm 

0,02 ­ 0,0063 mm 

0,0063 ­ 0,002 mm 

<0,002 mm 

Cálculos 

Ρ Muestra total: 

G = Fracciones gruesas = A, 

S = G+F 

F = Fracciones finas = 

Rn­D 
l63 

1000 

2- Arenas: 

Arena Gruesa %—— ■ 100 

Arena media % = — · 100 

La mineralogía de los materiales bentoníticos se es­

tudia mediante Difracción de Rayos X (DRX). Se 
utiliza un difractómetro Philips PW 1730 equipado 
con discriminador de altura de impulsos, monocro­
mador de grafito y contador de centelleo. Las condi­
ciones de trabajo han sido: 35 KV, 40 mA, anticátodo 
de Cu, filtro de Ni, rendija de ventana 1°, rendija con­
tador 0,1°, velocidad de exploración 2°/min., constan­
te de tiempo 1 ó 2 (dependiendo de la sensibilidad), 
recorrido de diagrama de 2 a 65° de 2Θ y sensibilida­
des de 103 alO4 según condiciones de la muestra. 

En primer lugar se rueda un diagrama de polvo de 
la muestra total, molida y tamizada a 270 ASTM, pa­
ra determinar los componentes mineralógicos que 
acompañan a la esmectita. A continuación se prepara 
un Agregado Orientado (A.O.) de la fracción menor 
de 2 pm, solvatado con etilenglicol, y se obtiene un 
diagrama orientado de los filosilicatos presentes. 

Con estos diagramas se realiza un análisis minera­

lógico semicuantitativo de las fases cristalinas pre­
sentes, teniendo en cuenta el área de las reflexiones 
diagnóstico y su poder reflectante. La determinación 
de las fases no cristalinas, sílice, hierro y alúmina, se 
hace por vía química. 

En la Tabla IV­A se recogen los poderes reflectan­
tes de los diferentes minerales encontrados (Schultz, 
1964; Barahona, 1974). 

El contenido en carbonatos se ha determinado por el 
volumen de carbónico desprendido con ácido, según el 
método manomètrico de Barahona y Palumbo (1982). 

­ 2 8­

IV. Metodología 

Tabla IV­A 
Poderes reflectantes de los minerales. Método del polvo. 

Mineral 

Reflexión (À) 

Poder reflectante 

Filosilicatos 

Cuarzo 

Plagioclasa 

Feldespato­K 

Calcita 

Anfíboles 

Cristobalita 

Tridimita 

Clinoptilolita 

Mordenita 

Piroxenos 

Yeso 

4.5 

3.34 

3.18 

3.24 

3.03 

8.4 

4.04 

4.30 

9.0 

3.47 

2.9 

7.56 

0.15 

1.5 

1.0 

0.5 

1.0 

1.0 

1.0 

1.0 

1.0 

1.0 

1.0 

1.5 

IV.3.3 Análisis químico 

Reactivos 

IV.3.3.1 Elementos mayores 

La determinación química de los elementos mayo­
res, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na y K, se realiza por vía hú­
meda mediante la preparación de dos soluciones: so­
lución ácida (ataque de la muestra con FH, NO3H, 
SO4H2) y solución alcalina (fusión de la muestra con 
NaOH) (Shapiro, 1975; Huertas y Linares, 1975). 

A) Preparación de la solución alcalina 

(Esta solución se usa para determinar S1O2 y 

AI2O3). 

Fundamento y observaciones 

La fusión alcalina, con NaOH, de los silicatos 
conduce a la solubilización de la sílice y alúmina. En 
ocasiones, cuando se trata de materiales de grano 
muy fino tales como las arcillas, existe la posibilidad 
de que algunas de estas partículas queden flotando en 
el fundido y no se ataquen. Cuando ocurra esto se 
arremolina el fundido, se enfría y se vuelve a calen­
tar. 

■ Solución de NaOH al 30%. Guardar en frasco 

de plástico. 

■ Solución de C1H (1:1). 

Procedimiento 

■ Adicionar 5 mi de solución de NaOH al 30% a 
un crisol de níquel de 75 mi de capacidad. 

■ Evaporar a sequedad (calentar suavemente). 

■ Adicionar aproximadamente 50 mg de muestra 

pesada con error menor de 0,1 mg. 

■ Cubrir el crisol con la tapadera y calentar al ro­

jo sombra durante cinco minutos. 

■ Quitar el crisol del calor y repartir el fundido 
por las paredes del crisol. Dejar enfriar. 

■ Añadir 50 mi de agua destilada. Cubrirlo con la 
tapadera y calentar muy suavemente durante 
una hora. Comprobar si todo el fundido se ha 
disuelto. Si no es así dejar en reposo varias ho­
ras (overnight). 

■ En un matraz aforado de 500 mi verter 250 mi 
de agua destilada y 20 mi de C1H (1:1). 

29­

IV. Metodología 

■ Adicionar la solución contenida en el crisol de 

níquel al matraz aforado anterior mediante un 
embudo de plástico de vastago largo para que 
la solución alcalina no toque las paredes del 
matraz. 

■ Lavar el crisol con agua destilada hasta elimi­

nar los últimos restos y añadir estos lavados a 
la solución del matraz aforado. 

■ Enrasar a 500 mi y trasvasar esta solución a un 

frasco de plástico. 

a.1) Determinación de la sílice 
Fundamento 

El molibdato amónico en medio ácido forma con la 
sílice en solución un complejo de color amarillo que 
posteriormente se reduce para formar otro de color 
azul. 

Reactivos 

■ Solución de molibdato amónico: disolver 7,5 
gr de molibdato amónico (Μθ7θ24(ΝΗ4)6 . 
4HiO) en 75 mi de agua y añadir 25 mi de 
SO4H2 (1:1). Mezclar bien y guardar en frasco 
de plástico. 

■ Solución de ácido tartárico al 10%. Preparar 

una solución nueva cuando aparezcan sedimen­
tos. Guardar en frasco de plástico. 

■ Solución reductora: disolver 0,7 gr de sulfito 

sódico en 10 mi de agua. Adicionar 0,15 gr de 
ácido l­amino­2­naftol­4­sulfónico y agitar 
hasta completa disolución. Por otra parte disol­
ver 9 gr de bisulfito sódico en 90 mi de agua. 
Mezclar ambas soluciones. No guardar esta so­
lución más de tres días. 
■ Preparación del patrón de S1O2: 

Se pesan unos 50 mg con error menor de 0,1 
mg de cuarzo Fisher (ref. Silica S­153. floated 
powder, 240 mesh), y se funden en crisol de ní­
quel con NaOH como se ha descrito anterior­
mente. Llevado a 500 mi de volumen la solu­
ción contiene 100 ppm de S1O2 (guardar fuera 
de la luz para evitar la polimerización). 

Procedimiento 

■ Pipetear 5, 4, 3, 2 y 1 mi de la solución patrón 
de sílice en matraces aforados de 100 mi. 
■ Pipetear 5 mi de la solución problema a un ma­

traz aforado de 100 mi. 

■ Añadir 50 mi de agua desionizada en todos los 

matraces. 

■ Termostatizar a 30°C. 
■ Añadir 2 mi de la solución de molibdato. Agi­

tar y dejar en reposo 10 minutos. 

■ Añadir 4 mi de solución de ácido tartárico y 

agitar. 

■ Añadir 1 mi de solución reductora y agitar. 
■ Completar hasta 100 mi con agua destilada y 
dejar en reposo, como mínimo 30 minutos. 
■ Determinar el % de absorción (D.O.) midiendo 

en espectrofotómetro a 640 nm. 

■ Usar una solución "blanco" de referencia (que 

contenga todos los reactivos menos la solución 
problema). 

Cálculos 

A partir de la D.O. de la solución problema obtener 
la concentración de sílice de acuerdo con la curva pa­
trón previamente establecida (D.O./ppm de S1O2 de 
los patrones). 

a.2) Determinación de aluminio 

La alúmina se determina midiendo la absorción de 

la luz a 475 nm de una solución en la que se ha con­
vertido el aluminio en el complejo rojo­S de alizarina 
de aluminio y calcio. (Parker y Goddard, 1950). Can­
tidades apreciables de hierro y titanio forman tam­
bién compuestos coloreados que interfieren a 475 
nm. La interferencia del hierro se elimina, completa­
mente, utilizando ferricianuro potásico y ácido tiogli­
cólico como agentes acomplejantes. Para evitar la in­
terferencia del titanio utilizar la tabla que se da al 
final del método para hacer la corrección oportuna. 

Reactivos 

■ Solución patrón de aluminio. Se usan 12 mg 

de AI2O3 calcinada patrón Merck Ref. 1097, 
fundidos con NaOH del mismo modo que se 
prepara la solución básica. 

■ Solución "blanco": En un matraz de 500 mi po­
ner 250 mi de agua destilada y agregar 20 mi 
de C1H 1:1 y 5 mi de solución de NaOH al 
30%. Agitar y enrasar a 500 mi. 

■ Clorhidrato de hidroxilamina: solución al 10%. 
■ Cloruro cálcico: pesar 7 gr de CÛ3Ca y poner­
los en un vaso de 250 mi. Agregar 100 mi de 
agua destilada y 15 ml de C1H concentrado 
(échese el C1H poco a poco); calentar hasta 
hervir durante unos minutos. Enfriar y diluir a 
500 mi. 

30­

IV. Metodología 

Ferricianuro potásico: solución al 0,75%. No 
guardar la solución, preparar una nueva antes 
de su uso. 

Solución Buffer con pH = 4,86: Disolver 60,3 
gr de acetato sódico anhidro en agua; añadir 30 
mi de acético glacial y diluir a 500 mi con 
agua. 

Rojo de alizarina­S: Solución al 0,05%. Disol­
ver 0,5 gr en un vaso de 250 mi con cantidad 
suficiente de agua. Filtrar y diluir en matraz 
aforado a 1000 mi. 

Acido Tioglicólico: Solución al 4% en agua. 
Prepárese antes de usarse. No guardar. 

Procedimiento 

En un matraz aforado de 100 mi poner 10 mi 
de solución "blanco". 

En otros matraces de 100 mi poner 10 ml de las 
soluciones problema. 
Preparar la curva patrón agregando, en matra­
ces de 100 mi, 10, 8, 5, 4, 2 y 1 mi de solución 
standard de aluminio y para ajustar la salinidad 
y pH de estas soluciones, agregar 0, 2, 5, 6, 8 y 
9 mi de solución "blanco" a cada uno de estos 
matraces. 

Termostatizar la reacción a 30°C. 
Añadir a los matraces 2 mi de la solución de 
Cloruro Cálcico. Mezclar. 

Añadir 1 mi de solución de Clorhidrato de Hi­
droxilamina en cada matraz y mezclar. 

Añadir 1 mi de solución de ferricianuro potási­
co a cada matraz y mezclar. 

Añadir 2 mi de solución de ácido tioglicólico y 
mezclar. Dejar en reposo 5 minutos. 
Añadir, con pipeta, 10 mi de solución Buffer a 
cada matraz, mezclar y dejar en reposo 10 mi­
nutos. 

Añadir, con pipeta, 10 mi de solución de Rojo 
de Alizarina­S. Mezclar y dejar en reposo 45 
minutos, como mínimo. 
Determinar la D.O. de las soluciones obtenidas 
a 475 nm usando la solución "blanco" como 
referencia. 

Cálculos 

% aparente de AI2O3 
TÍO2) = % real de AI2O3. 

(corree. % de titanio)(% 

Tabla de corrección para el titanio 

% aparente de AI2O3 

Corree. % de T1O2 

0 

5 

10 

15 

20 

0,25 

0,20 

0,15 

0,10 

0,05 

B) Preparación de la solución ácida 

(Esta solución se usa para determinar Fe, Mg, Ca, 

Na y K). 

Fundamento 

La muestra se ataca con FH el cual descompone la 

sílice que se libera en forma gaseosa. Los cationes 
quedan en forma soluble. A veces aparecen pequeñas 
partículas de MnÜ2 que se reducen con sulfato de hi­
dracina para hacerlas solubles. 

Reactivos 

■ Solución ácida: 500 ml de FH (concentración 
48%) en frasco de plástico de 1000 mi. Colo­
carlo en agua fría y adicionar 165 ml de SO4H2 
conc. Mezclar y dejar enfriar. Finalmente agre­
gar 40 ml de NO3H conc. Mezclar y dejar en­
friar. 

■ Mezcla Nítrico­Perclórico (1:1). 
■ Solución de sulfato de hidracina al 0,2%. Pre­

parar antes de su uso. 

Procedimiento 

■ Pesar exactamente unos 0,2 ­ 0,3 grs de mues­

tra en crisol de teflón. 

■ Adicionar 15 mi de la solución ácida cuidando 
de que toda la muestra quede humectada (ma­
nipular en vitrina de gases). 

■ Colocar el crisol de teflón en baño­maría hasta 

el cese de humos (overnigth). 

■ Transferir el contenido del crisol a un vaso de 
precipitado de 250 mi usando el mínimo de 
agua y una varilla. 

■ Calentar esta solución hasta que comiencen a 

aparecer humos blancos de SO3. 

■ Si hay restos de materia orgánica, retirar el me­
chero y agregar 4 gotas de la mezcla nítrico­
perclórico y volver a calentar hasta que co­

31 ­

IV. Metodología 

miencen a aparecer humos (vapores nitrosos) y 
desaparezca el color debido a la materia orgá­
nica. 

■ Si se sospecha la existencia de Manganeso, en­
friar la solución. Añadir 225 mi de H2O, 5 mi 
de NO3H conc. y 1 mi de solución de sulfato 
de hidracina. Calentar a ebullición. Si después 
de hervir algunos minutos queda un precipitado 
de Μηθ2, adicionar 1 mi de solución de sulfato 
de hidracina. Hervir hasta completa disolución. 

■ Enfriar y trasvasar a un matraz aforado de 250 
mi. Completar hasta dicho volumen con agua 
destilada. Trasvasar a un frasco de politeno. En 
esta solución se determina Fe, Mg, Ca, Na, y K. 

b.1) Determinación del hierro 
Fundamento 

El método se basa en el desarrollo de un complejo 

de color naranja con orto­fenantrolina, después de 
haber reducido el hierro con clorhidrato de hidroxila­
mina en medio tamponado con citrato sódico. 

Reactivos 

■ Solución de clorhidrato de hidroxilamina al 

10%. 

■ Solución de ortofenantrolina al 0,1%. 
■ Solución de citrato sódico al 10%. 
■ Solución patrón de hierro: Pesar exactamente 
0.4910 grs de S04Fe. SO4 (NH4)2. 6H20 y 
trasvasar a un matraz aforado de 500 mi. Adi­
cionar 16 ml de SO4H2 (1:1), 10 ml de NO3H 
conc. y 300 ml de H2O. Agitar hasta completa 
disolución y llevar con agua destilada a 500 mi. 
La concentración de Fe2Û3 en esta solución es 
de 0,2 mgr/ml. 

Procedimiento 

■ Pipetear 5, 4, 3, 2, y 1 mi de la solución patrón 
de hierro en matraces aforados de 100 mi. 
■ Pipetear 5 mi de la solución problema a otro 

matraz de 100 mi. 

■ Adicionar, a cada uno de ellos, 5 mi de clorhi­

drato de hidroxilamina, mezclar y dejar en re­
poso 10 minutos. 

■ Adicionar luego 20 mi de ortofenantrolina. 

Agitar. 

■ Finalmente agregar 10 mi de citrato sódico, 

mezclar y enrasar a 100 mi con agua destilada. 

■ Después de una hora de reposo medir la D.O. 

en espectrofotómetro a 555 nm. 

■ Se calcula el Fe2Ü3 de la muestra a partir de la 

curva D.O./ppm Fe2Û3 en patrones. 

b.2) Determinación de calcio y magnesio 
por complexometría en presencia 
de Aluminio, Hierro y Titanio 

Principio 

El EDTA (Complexona III o Versenato) forma 
complejos con los metales di y trivalentes. Las sales 
de aluminio, hierro y titanio se enmascaran con ácido 
tartárico y trietanolamina y solamente el calcio y el 
magnesio forman, entonces, complejo con el EDTA. 
El punto final de esta reacción se detecta con indica­
dores adecuados los cuales cambian de color cuando 
desaparecen los iones Ca o Mg de la solución que se 
valora. 

Reactivos 

■ Acido tartárico al 2%. 
■ Solución de glicerol en agua (1:1). 
■ EDTA 0,0 I M. 
■ Solución patrón conteniendo 1 gr CaOAitro (a 

partir de 1,7846 gr de CÛ3Ca disuelto en agua 
+ 3­5 ml de C1H d = 1,19, hervir y llevar a 1 li­
tro). 

■ Solución standard conteniendo 1 gr/litro de 
MgO (6,1160 gr S04Mg 7H20 en 1 litro de 
agua destilada) (se puede usar nitrato o cloruro 
de magnesio). 

■ Solución de trietanolamina en agua (1:1). 
■ KOH 4 N. 
■ Indicador: 0,2 gr de calceína, 0,12 gr de timolf­
taleína, 20 gr de nitrato potásico? Triturar y 
mezclar. 

■ Buffer pH 10 (54 gr de CINH4 + 450 ml de 

NH4OH llevar a 1 litro). 

■ Azul de metil­timol (0,1000 gr azul M.T. + 100 

gr de CINH4). 

Valoración de calcio 

■ Tomar una alícuota de la solución problema 

(20 mi), ligeramente ácida, que contenga al 
menos 1 mg de CaO. 

■ Adicionar 10 mi de ácido tartárico al 2%. 
■ Adicionar 15 mi de glicerol 1:1. 
■ Adicionar 15 mi de KOH 4 N. 
■ Adicionar unos 100 mg de indicador (la solu­
ción se colorea de verde amarillento). 

32 

IV. Metodología 

Valorar con EDTA 0,01 M. El punto final es la 
permanencia de color rosa. 

des de las mismas líneas emitidas por soluciones pa­
trón de sodio y potasio. 

Notas 

Preparación de los patrones 

Cuando la concentración de calcio en la muestra es 
menor de 1 mg, se agrega 5 mi de solución patrón de 
Calcio. Esta cantidad es sustraída al hacer los cálcu­
los. 

Cálculos: 

■ 1 mi de EDTA 0,01 M equivale a 0,561 mg de 

CaO. 

Valoración de magnesio + calcio 

■ Tomar una alícuota de la solución problema 

(20 mi), ligeramente ácida que contenga al me­
nos 1 mg de MgO. 

■ Adicionar 20 mi de Trietanolamina 1:1. 
■ Ajustar el pH de la solución con buffer pH = 

10. 

■ Agregar, después, 10 mi en exceso de buffer 

pH =10. 

■ Adicionar 100 mg de indicador azul del metil 
timol (la solución se colorea de azul). 
■ Valorar con EDTA 0,01 M. En presencia de 

Al, Fe y Ti el color final es violeta. Si los triva­
lentes están ausentes el color final es blanco 
grisáceo. 

Notas 

Cuando la cantidad de magnesio en la solución pro­

blema es inferior a 1 mg de MgO, se debe agregar 5 
mi de solución patrón de magnesio, que deberá sus­
traerse al hacer los cálculos. 

Cálculos del contenido de Magnesio 

■ 1 mi de EDTA 0,01 M equivale a 0,40 mg de 

MgO. 

■ Si se consumieron N ml de EDTA para valorar 
el Ca + Mg, y n ml de EDTA para valorar el 
Ca, entonces: mg de MgO en la solución = (N­
n)*0,401 

b.3) Determinación de Sodio y Potasio 
por es pect rof oto met ría de llama 
La intensidad de las líneas emitidas a 5890,0 y 
7664, 9 À por el sodio y potasio presentes en la solu­
ción problema se mide con el espectrofotómetro de 
llama. Los resultados se comparan con las intensida­

■ Solución de SÜ4Na2, equivalente a 1 gr/1 de 

Na20: Pesar 2,2914 gr de S04Na2 anhidro, se­
co a 110°C, y disolver en agua destilada. Lle­
var la solución a 1 litro. 

■ Solución de SO4K2, equivalente a 1 gr/1 de 

K2O: Pesar 1,8500 gr de SO4K2 anhidro, seco a 
110°C, y disolver en agua destilada. Llevar la 
solución a 1 litro. 

■ Estas soluciones deben guardarse en frasco de 

politeno. 

Procedimiento 

■ Tomar 10 mi de la solución ácida y poner en 

matraces de 100 ml y enrasar con agua destila­
da. 

■ Preparar curvas patrón con soluciones de sodio 

y potasio que contengan 2, 4, 6, 8 y 10 ppm de 
estos elementos. 

■ Ajustar el espectrofotómetro de llama a cero, 

con agua destilada, y a 100, con la solución de 
10 ppm para sodio (con filtro de sodio) y para 
potasio (filtro de potasio). 

■ Medir las intensidades (D.O.) del resto de los 

patrones. 

■ Medir la intensidad (D.O.) de las soluciones 

problema. 

■ Mediante la curva D.O./ppm de Na o K patrón 

se calcula el % de Na20 y K2O en la muestra. 

Nota 
Si la cantidad de Na y K en la muestra es superior a 

2­3% utilizar un patrón de 20 ppm para ajustar el 100 
de espectrofotómetro. 

IV.3.3.2 Elementos traza 

Determinación de elementos traza 
por Espectrografía de Arco 

La determinación de los elementos traza se realiza 
mediante un espectrógrafo automático de cuarzo Hil­
ger E­492 con soporte de arco Spex y fuente de ali­
mentación, de corriente continua, Hilger FS­141. Las 
condiciones de trabajo son: amperaje para hierro 
standard 6A y para los patrones y muestras 9A; tiem­
po de exposición espectral para el hierro standard 45 
minutos y para los patrones y muestras 60 minutos. 

­ 33 

IV. Metodología 

Las placas con los espectros se procesan en un densi­
tòmetro Hilger (Yañez y Lachica, 1969). 

Las muestras a analizar se secan a 110°C y a conti­
nuación se calcinan a 950°C durante dos horas para 
eliminar los hidroxilos y los gases ocluidos (para evi­
tar proyecciones posteriores en el espectrógrafo). 

Este material calcinado se disgrega con pistilo de 
ágata y se pesa una cantidad en balanza de torsión. A 
continuación se pesan tres partes iguales a la mues­
tra, de grafito de grado espectrográfico. Se mezclan y 
se llevan a un mbo de homogeneización con bola de 
ágata, agitándose durante 15 minutos. 

Después se vierte en un vidrio de reloj, limpiado en 

baño de ultrasonidos. 

Previamente se talla en los electrodos de grafito un 
cráter para contener la muestra. Este cráter se rellena 
con la mezcla de muestra y grafito y se compacta por 
golpeteo y presión. Se preparan muestras por dupli­
cado. Estos electrodos se secan a 110°C y se enfrían 
en secador. 

Se coloca en el espectrógrafo una placa de vidrio 

con emulsión fotográfica sensible al visible y otra 
sensible al ultravioleta. Se sintoniza el rango de lon­
gitud de onda y utilizando las ventanas de Hartmann 
se obtiene un espectro de hierro (grado espectrográfi­
co) que servirá como referencia standard. A conti­
nuación se obtienen los espectros de los siete patro­
nes con distintas concentraciones de elementos y 
posteriormente los espectros de las muestras. Los pa­
trones cubren un rango de concentración de 3000 a 3 
ppm de los distintos elementos a estudiar. 

Finalizada la operación se extrae la placa fotográfi­
ca que se revela, fija y lava en abundante agua. Una 
vez seca se lleva al densitometro donde se lee la in­
tensidad de las líneas espectrales escogidas de cada 
uno de los elementos a estudiar. Con las densidades 
ópticas de los patrones y sus concentraciones se 
construye un gráfica en la que se interpolan las densi­
dades ópticas de las muestras para determinar la con­
centración de los elementos presentes en ppm. 

Los elementos que se han podido analizar con sufi­
ciente garantía han sido los siguientes: B, V, Cu, Zr, 
Sn, Ba y Pb. En algunos casos se han detectado tam­
bién Cr, Ni, Sr y Mo. 

IV.3.3.3 Amorfos 

Las fases amorfas que acompañan a las bentonitas 

suelen ser sílice y oxihidróxidos de hierro y de alú­
mina. 

La sílice y alúmina se extraen de la muestra me­
diante un ataque en caliente con solución de CÜ3Na2 

al 5% (Ross y Hendricks, 1945). Después del ataque 
la solución se centrifuga y lava y se acidifica a pH 
2.5. En esta solución se determina, colorimétrica­
mente, el silicio y el aluminio (ver análisis químico). 
Los geles de hierro (oxihidróxidos de hierro amor­

fo) se extraen siguiendo el método de Holmgren 
(1967). Consiste en reducir el hierro no cristalino que 
contenga la muestra con una solución de ditionito só­
dico y acomplejarlo con citrato sódico, con lo cual el 
hierro pasa a solución. La determinación del hierro 
extraído se hace, igual que en el análisis químico, por 
colorimetria del complejo con ortofenantrolina. 

a) Determinación de sílice y alúmina 
amorfos (Ross y Hendricks, 1945) 
Se toma un gramo de muestra molida y se coloca 
en vaso de acero inoxidable de 500 mi. Se le agrega 
100 mi de solución de C03Na2 al 5%. 

Se hierve en placa durante 2,5 minutos, evitando 
las salpicaduras. Se enfría y se centrifuga en tubos de 
politeno. Se guarda la solución y el residuo sólido se 
lava, en el tubo de centrífuga, dos veces con 40 mi de 
carbonato sódico al 5%. Se centrifuga y los líquidos 
de lavado se agregan a la solución primera. 

Los líquidos se acidifican con C1H (1:1) hasta pH 
2,5. Una vez acidificados se llevan a matraz aforado 
de 500 ml y se enrasan. 

En esta solución se determina sílice y alúmina co­

mo en métodos analíticos. (N. 3.3.1). 

b) Determinación de Fe libre amorfo 

(Holmgrem, 1967) 
■ Pesar 4 gr de muestra tamizada por tamiz de 

2mm. Pasarla a un vaso de 250 mi. 

■ Añadir 2 gr de ditionito sódico y 5 gr de citrato 

sódico. 

■ Añadir agua desionizada hasta 200 mi. 
■ Agitar durante una noche. 
■ Dejar en reposo hasta que se asiente la suspen­

sión. 

Colorimetria con ortofenantrolina 
Reactivos 

■ Solución de clorhidrato de hidroxilamina. 
■ Solución de ortofenantrolina al 0.1%. 
■ Solución de citrato sódico al 10%. 
■ Solución patrón de hierro: pesar exactamente 
0.4910 gr de sulfato ferroso­amónico con 6 
moléculas de agua (Sal de Mohr), y trasvasar a 
un matraz aforado de 500 mi. Adicionar 16 mi 

­ 34 

de ácido sulfúrico (1:1), 10 ml de ácido nítrico 
concentrado y 300 mi de agua destilada. Agitar 
hasta completa disolución y llevar con agua 
destilada a 500 mi. La concentración de Fe203 
en esta solución es de 0.2 mg/ml. 

Procedimiento 

■ Pipetear 1, 2, 3, 4 y 5 mi de solución patrón de 
hierro en matraces aforados de 100 mi. 
■ Pipetear 1 mi (2 si hay poco hierro) de solución 

problema en matraz de 100 mi. 

■ Adicionar a patrones y problemas 5 mi de clor­
hidrato de hidroxilamina, mezclar y dejar en 
reposo durante 10 minutos. 

■ Adicionar 20 mi de solución de ortofenantroli­

na. Agitar. 

■ Adicionar 10 mi de solución de citrato sódico, 
mezclar y enrasar con agua destilada. 

■ Después de una hora de reposo, medir la densi­
dad óptica en espectrofotómetro a 555 nm de 
longitud de onda. 

Cálculos 

Factor = 10/D.O. de la solución patrón. 
% de Fe2Û3 en el problema = factor D.O. (en solu­

ción problema). 

C 25 
%^2ο3=τ·^τ 

A4 

%Fe = % Fe203 ■ 0,6994 
C 25 
• 0,6994 
%Fe 
A ' 4 

Donde C es la concentración leída de la curva pa­

trón y A el volumen de la alícuota en mi. 

IV.3.3.4 Conductividad y pH 

Conductividad 

La medida de la conductividad eléctrica de una so­
lución acuosa en equilibrio con la muestra de bento­
nita da una idea de la concentración de sales solubles 
que acompañan a la muestra. 

Para su medida se han tomado 4 g de bentonita 
molida que se han colocado en un mbo de centrífuga 
de 100 ce. Se agregan 40 mi de agua destilada (rela­
ción sólido/líquido = 1/10), se agita con varilla y se 
deja en reposo 2 horas. Se centrifuga y en la solución 
sobrenadante se determina la conductividad con un 
equipo Crison, modelo: Conductimeter­522, equipa­
do con control interno de constante de célula. 

IV. Metodología 

Medida de pH 

El pH se mide en las soluciones en equilibrio con la 

bentonita en relación 1/10 utilizadas para medir la 
conductividad. 

La medida se ha hecho con un equipo Crison, mo­
delo: Micro­pH­2000 que lleva incorporado control 
de temperatura y ajuste de la pendiente de los patro­
nes de valores 4.00, 7.02 y 9.00. 

IV.3.4 Propiedades de adsorción 

IV.3.4.1 Superficie específica 

Determinación del área superficial por el metodo 
de higroscopicidad (Keeling, 1961, Trans. Brit. Ce­
ram. Soc, 60, 217). 

Fundamento 

Un mineral de la arcilla o una mezcla de minerales 
secados a 110°C y colocados en una atmósfera satu­
rada de vapor de agua, se rehidratan adquiriendo la 
cantidad de moléculas de agua suficientes para cubrir 
toda la superficie, tanto externa como interna (agua 
higroscópica). Si el recubrimiento es monomolecular, 
conociendo la cantidad de agua adsorbida y el área 
de una molécula de agua se puede calcular la superfi­
cie cubierta por esta. Por tanto se trata de conocer 
primero la higroscopicidad de la muestra y luego cal­
cular la superficie cubierta por el agua. 

Procedimiento 

En un pesafiltros se pesan exactamente de 1 a 5 gr 

de muestra. (Cuando hay montmorillonita se reco­
mienda tomar sólo 1 gr). Se colocan en una estufa a 
110°C y se tienen durante toda la noche. Se enfrían 
en desecador y se pesan. A continuación se colocan 
en un desecador que contiene una solución de CINa 
saturado (aproximadamente 37 gr/100 gr a 25°C) y se 
mantienen, como mínimo 48 horas a 25°C. Pasado 
este tiempo en que se ha alcanzado el equilibrio, se 
pesan. Se vuelven a colocar en el desecador y se tie­
nen períodos de 24 horas hasta asegurar peso cons­
tante. 

Cálculos 

ƒƒ  = 

P, 

■ 100 - % H^O retenida o adsorbida 

H = Higroscopicidad. 

-35 

IV. Metodología 

Pi = Peso de la muestra solvatada con vapor de 

agua. 

P2 = Peso de la muestra seca a 110°C. 

Para calcular el área superficial activa se supone 
que el agua adsorbida forma una monocapa sobre las 
partículas. 

A.S = 

H 

Λ20  N-S 

Pm · 100 ■ 10" 

A.S.= Area superficial total expresada en m~/gr. 

H= Higroscopicidad de la muestra en % de 

agua adsorbida. 

Pm = 

Peso molecular del agua (18 gr/mol). 

N = 

S = 

Número de Avogadro = 6,02 χ 10 molé­
culas/mol. 
Superficie cubierta por una molécula de 
agua = 10,8 Å2. 

IV.3.4.2 Capacidad de cambio y cationes 

cambiables 

Fundamento 

Todos los cationes de cambio se desplazan de la ar­

cilla con un exceso de sal amónica. La arcilla, una 
vez lavada, queda homoiónica en amonio. En la solu­
ción se determinan los cationes de cambio y en la ar­
cilla se detenrúna la capacidad total de cambio a tra­
vés de su contenido en amonio. 

Reactivos 

■ Acetato amónico 1 Ν pH 7. Mezclar 68 ml de 

NH4(OH) de D = 0.90 con 57 ml de ácido acé­
tico de 99,5%. Enfriar y diluir a 1 litro con 
agua destilada. Ajustar el pH de la solución a 
valor 7 con ácido acético y amoniaco. 
■ CINa al 10% acidificado: Disolver 100 gr de 

CINa (reactivo análisis) exento de  ΝΉ4+,  en 
750 mi de agua destilada caliente; añadir 25 mi 
de C1H 2N y diluir a 1 litro. 

■ Etanol del 95%. 
■ Reactivo Nessler. (Si se desea comprobar la 

ausencia de sales de NH4+ en los líquidos de 
percolación). 

■ Coadyuvante de filtración: Celite 535 (Adju­

vant de filtration Ref. N° 4528. Produit de la 

­ 36 

Société Johns­Menville. Bruxelles, r.c.b. 
85.078, Bélgica). 

Procedimiento 

Tomar 1 o 2 gr de muestra y mezclar, en el tubo de 
percolación, con 1 o 1,5 gr de Celite. Homogeneizar 
bien agitando y rotando el mbo de percolación. Aña­
dir 10 ml de acetato amónico 1 N pH = 7 y cerrar el 
tubo con tapón de goma. Dejar en reposo toda la no­
che. Al día siguiente se deja percolar lentamente (go­
teo) y se añade solución de acetato amónico 1 N pH 
= 7 hasta completar 40 mi. Recoger los líquidos per­
colados en un matraz aforado de 100 mi para deter­
minar, si se desea, los cationes cambiables Ca, Mg, 
Na y K. (Solución A). 

La muestra amónica contenida en el tubo de perco­

lación se lava, por percolación, con etanol del 95% 
(unos 50 o 60 mi), hasta ausencia de NH4+ en los lí­
quidos percolados. (Se puede comprobar con Reacti­
vo Nessler). 

A continuación percolar, sobre la muestra amónica, 

100 mi de CINa al 10% acidificado, drenando com­
pletamente cada adición y recogiendo los filtrados en 
un matraz aforado de 250 mi. Comprobar en los últi­
mos lixiviados la ausencia de NH4+, si se desea, con 
Reactivo Nessler. Terminada la operación enrasar el 
matraz aforado con agua destilada. De ésta solución, 
donde está todo el amonio correspondiente a la capa­
cidad de cambio, tomar una alícuota y determinar 
amonio en aparato Kjeldahl, usando SO4H2 0,01 para 
recoger el amoniaco liberado. A partir de este valor 
se calcula la capacidad de cambio de cationes en 
meq/100 gr. 

Cationes de cambio 

Se determinan en la solución A los elementos Ca y 

Mg por Absorción Atómica, y Na y Κ por espectro­
fotometría de llama. Los resultados se expresan, 
igualmente, en meq/100 g. 

Notas 

Previamente debe determinarse la capacidad de 
cambio y cationes de cambio del Celite y del algodón 
usado en el mbo de percolación, para descontar su 
contribución. 

V. Yacimiento  de bentonite "Cortijo de  Archidona" 

V 

YACIMIENTO DE BENTONITA 
"CORTIJO DE ARCHIDONA" 

V.1 La Serrata de Níjar 

La Serrata de Níjar es una formación volcánica com­
pleja situada a unos 12 Km al SE del pueblo de Níjar 
(Almería). Está separada del Campo de Níjar por la 
Rambla del Artal y de Sierra de Gata, al SE, por la 
Rambla del Hornillo. (Ver figura V­ΙΑ en Anexo). 
La longitud de la Serrata es de unos 11 Km, con 
una anchura media de 1.5 Km. Está formada por una 
sucesión de pequeñas colinas, con dirección NE­SW, 
que culminan con el Cerro de las Yeguas (361 m). 

A diferencia de Sierra de Gata, la Serrata de Níjar 
está implicada en los procesos tectónicos asociados a 
la gran falla de Carboneras. Su estructura es muy 
complicada ya que existen fracturas y fallas N70E a 
N90E y otras N100E a N120E, además de la alinea­
ción principal de los dos bordes fallados paralelos 
con dirección N45E (Bordet, 1985). 

El basamento de las formaciones volcánicas es un 
substrato bético que aflora en algunos puntos. La for­
mación continúa con cuatro episodios volcánicos con 
intercalaciones sedimentarias, que permiten datar el 
volcanismo desde el Preburdigaliense al Tortoniense 
superior. Las dataciones radiométricas efectuadas so­
bre los materiales volcánicos confirman estas edades 
(Bordet, 1985). El final de la formación lo constituye 
la serie Messiniense. 

La existencia de materiales volcánicos vitreos y/o 

porosos ha favorecido la existencia de numerosas 
zonas de alteración hidrotermal en toda la Serrata. 
La gran fracturación de la zona ha favorecido tam­
bién la intrusión y movimientos de las soluciones de 
alteración. 

Los estudios realizados en la Serrata han mostrado 

que debieron existir, al menos, dos tipos de solucio­
nes hidrotermales. Una de tipo ácido que ha provoca­
do la transformación de los materiales volcánicos en 
caolinita, esmectitas, jarosita y alunita(Pecho de los 
Cristos), y otra de tipo neutro o ligeramente ácido 
que ha debido ser la responsable de las alteraciones 
masivas a bentonita, presentes en numerosos puntos 
de la Serrata. 

V.2 Selección del yacimiento 

de "Cortijo de Archidona" 

Como se ha indicado, a lo largo de la Senat« de Ní­
jar existen numerosas zonas bentonìtìzadas. Los yaci­
mientos conocidos y estudiados han sido, de Sur a 
Norte: 

■ Cerro Colorado (Caballero 1982; Caballero et 

al. 1983; Leone et al: 1983), 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

■ Collado del Aire (Linares et al. 1973; Leone et 

al. 1983; Caballero et al 1983; Caballero 1982, 
1985). 

■ Cortijo de Archidona (Linares et al. 1973; Leo­
ne et al. 1983; Caballero et al 1983; Caballero 
1982,1985). 

■ Pecho de los Cristos (Caballero 1982; Leone et 

al. 1983; Caballero et al. 1983). 

■ Palma del Muerto (Linares, 1963; Martín Vi­

valdi y Linares 1968; Caballero 1982; Caballe­
ro et al 1983). 

De todos estos yacimientos, el que posee bentonitas 

con mejores características y con mayores reservas 
es, sin duda alguna, el yacimiento del Cortijo de Ar­
chidona. Además de estas razones, ya de por sí deci­
sivas, en algunos de los restantes yacimientos exis­
ten, bien concentraciones de esmectita más bajas o 
incluso minerales no deseables, tales como palígots­
kita (Palma del Muerto), caolinita y sulfatos (Peche» 
de los Cristos) o proporciones abundantes de cristo­
balita de baja temperatura. 

Estas deben ser las razones de la decisión actual de 
la empresa explotadora, Minas de Gador S.A.. de in­
tensificar, casi exclusivamente, los trabajos de am­
pliación y extracción de bentonita en la zona del Cor­
tijo de Archidona, que se realizan a cielo abierto. 

En consecuencia el muestreo y estudio del proyecto 

actual se concentra en este yacimiento, como repre­
sentativo de la Serrata de Níjar. 

V.3 Antecedentes sobre 

las bentonitas de "Archidona" 

El primer muestreo de esta zona se realizo en 1961 
(J.Linares). En esta fecha los frentes explotados eran 
aún de pequeña magnitud y podían considerarse más 
bien como labores de prospección. Pudieron, enton­
ces, muestrearse ima serie de bentonitas de diversas 
coloraciones. En general, la disposición viable» en 
esa época, era la siguiente; bentonitas verdes infraya­
centes con bolsadas superiores que pasaban lateral­
mente del blanco al rojo. En numerosos punios exis­
tían masas de bentonita con zonas de mescla de 60s 
colores anteriores, dando lugar a bentonitas de tonos 
marrones. Estas muestras de bentonite dieron lugar a 
una publicación en la que se relacionaba el color de 
estos materiales en CuneMn del «wtenido en elemen­
tos metálicos de la primera serie de (rawskion (Lina­
res et al \ψβ}, ¡En SaTabÜa V­Α se neeogen los vale­
tes medios de los elementas 1Ï«Ê» determinados pata 
bentonitas blancas* veides y tejas. Las beMonitas 
verdes son ricas en Pei+„ Ni> Cï y Ba. y las rojas en 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de  Archidona" 

Mn2+,  Ni  y  Pb  (Fig.  V-2).  Estos  resultados  se  inter 
pretaron  en  función  de  las energías  de  estabilización 
del  campo  cristalino  de  los  elementos  de  transición, 
que  trae  como  consecuencia  su  diferente  capacidad 
de hidrólisis  y su tendencia  a ser concentrados  en  las 
posiciones octaédricas de las esmectitas. 

Posteriormente,  Caballero  (1982);  Caballero  et  al. 
(1983)  estudiaron  una  serie  de muestras  de las cante 
ras  explotadas  en  1981 que  eran  ya  de una  extensión 
considerable. Se  seleccionaron  ocho  muestras,  cuatro 
que  correspondían  a bentonitas  de alta calidad  por  su 
aspecto  macroscópico  y  otras  cuatro  con  menor  gra 
do  de  alteración  pero  que  eran  útiles  en  ese  trabajo 
para  conocer  el  proceso  de  transformación  roca-ben-
tonita.  A  continuación  se  indican  los datos  mas  rele 
vantes correspondientes  a las bentonitas  (Tablas  V-B 
y V-C). Son bentonitas  muy ricas en una esmectita ti 
po  montmorillonita  (con  baja  carga  tetraèdrica)  y  un 
relativamente  alto contenido en hierro  octaédrico. 

Con  objeto  de  conocer  las  temperaturas  de  forma 
ción  de  las  bentonitas  de  la región  de  Cabo  de  Gata, 
Leone  et  al.  (1983)  realizaron  un  estudio  de  la  com 
posición  isotòpica  de oxígeno  e hidrógeno  de una se 
rie de bentonitas  entre las que  se incluyeron  seis de la 
zona  de Archidona.  Estas  muestras  se eligieron  entre 
las  que  presentaban  coloraciones  rojas,  verdes,  azu 
les,  marrones y amarillas. Los valores  de la composi 
ción isotópica  se recogen en la Tabla V-D. 

Del  conjunto  de resultados, Leone et  al. (1983)  de 
dujeron  que las bentonitas  de la Serrata debieron  for 
marse  a  temperaturas  del  orden  de  40°C  a  partir  de 
soluciones  de  origen  meteòrico,  sin  ningún  tipo  de 
contribución  de aguas marinas o magmáticas. 

En  el  trabajo  anteriormente  citado  de  Caballero  et 
al.  (1983),  se  comparaban  las  características  de  las 
bentonitas  de  Archidona  (Collado  del  Aire)  con  las 
de  otros  yacimientos  de  la  Serrata  de  Níjar,  aunque 
de  menor  importancia  económica  (Cerro  Colorado, 
Cerro  Tostana,  Pecho  de  los  Cristos  y  Palma  del 
Muerto). Se llegó  a la conclusión  de que la  formación 
de todos  estos yacimientos  fue  motivada por  solucio 
nes hidrotermales  de origen  meteòrico,  produciéndo 
se pérdidas importantes  dé sílice, Na, K y Ca, y  apor 
tes  de  Mg.  Las  esmectitas  de  la  zona  de  Archidona 
deben  considerarse  como  montmorillonitas,  dada  su 
baja  carga tetraèdrica  (Tabla V-C), y con  un  comple 
jo de cambio dominado por Ca y Mg (Tabla V-E). 

Para  el  estudio  general  de  las  posibles  soluciones 
hidrotermales  de la región  de Cabo  de Gata,  Caballe 
ro et al. (1985)  incluyen  una  serie de muestras de Ar 
chidona,  en  las  que  se  determinaron  los  iones  solu 
bles  y  de  cambio  retenidos  en  la  bentonita,  bajo  el 

supuesto  de  que  podrían  representar  la reliquia  de  la 
primitiva  solución  hidrotermal.  La  composición  de 
ducida  se consideró  válida, ya que correspondía  a so 
luciones  en  equilibrio  con  esmectita  a  temperaturas 
similares  a las  obtenidas  con  los  estudios  isotópicos. 
Los  datos  medios  de  los  iones  solubles  y  de  cambio 
obtenidos se recogen  en la tabla V-E. 

De  acuerdo  con  estos  datos  se  postuló  una  solu 
ción  hidrotermal  de  tipo  cloruro  sódico-bicarbonato 
calcico. 

En  otros  estudios  de  tipo  global  (Caballero,  1985; 
Linares  1985 y  1986; Linares et al  1987)  se ha  hecho 
uso  de  datos  de  las  bentonitas  de  la  Serrata  de  Níjar 
para  elaborar  modelos  generales  sobre  las  condicio 
nes  de  formación  de  las  bentonitas  de  la  región  de 
Cabo de Gata. 

Como  resumen  de  todos  los  trabajos  anteriores 
mencionados,  puede  concluirse  que  las bentonitas  de 
la  Serrata de Níjar  son de  origen  hidrotermal,  forma 
das  a temperaturas  bajas  (40°C)  por  la  acción  de  so 
luciones  de  origen  meteòrico.  Los  contenidos  relati 
vamente  altos  en  algunos  elementos  de  la  primera 
serie  de  transición  les  imprimen  coloraciones  abiga 
rradas,  rojas,  verdes,  azules,  etc.  La  riqueza  en  es 
mectita es normalmente  superior  al 90% y  correspon 
de a términos montmorilloníticos  con un  complejo  de 
cambio dominado por calcio y magnesio. 

V.4  Geología del  yacimiento 

de "Cortijo de  Archidona" 

V.4.1 Cartografía 

En  las  Figuras  V-1B  y  V-1C  y  V-1D  (ver  Anexo) 
se  muestran  la  cartografía  geológica  de  la  zona  del 
yacimiento  de  "Cortijo  de Archidona"  y  algunos  cor 
tes geológicos  representativos. 

V.4.2  Descripción  de  materiales 

Los materiales  se relacionan  cronológicamente  des 

de los más modernos  a los más antiguos. 

Materiales pliocénicos 

Formados  por  materiales  calcareníticos  con  ostrei 
dos y bioclastos que  aparecen  respectivamente  al no 
roeste  y  sudeste  de  la zona  cartografiada.  Los  prime 
ros  con 
tonalidades  pardo-amarillentas  presentan 
abundantes  granos de cuarzo, ostreidos  y  lamelibran 
quios. 

40 

G 

V. Yacimiento  de bentonita  "Cortijo de Archidona" 

Tablas A a V 
del Capítulo V 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de  Archidona" 

Las  calcarenitas  bioclásticas  tienen  coloraciones 
más  oscuras  y  aspecto  brechificado,  presentando 
abundantes cantos de materiales volcánicos. 

Vitrófidos 

Son materiales  fundamentalmente  vitreos con  tona 
lidades  pardo-verdosas  que  engloban  numerosos 
fragmentos  tobáceos  muy  heterométricos  de  color 
claro.  Producen  pequeños  resaltes  en  el  relieve  y 
constituyen  los materiales  volcánicos más jóvenes  de 
la región. 

Tobas poligénicas y dacíticas 

Son  tobas  de  color  gris  claro,  presentan  cantos  de 
naturaleza  dacítica  y  andesítiea  así  como  abundantes 
cantos vitrofídicos  en  una  matriz  cinerítica  o  tobácea 
fina. 

Los cantos andesíticos  son de pequeño  tamaño, con 
tonalidades  grises  más o menos oscuras en las que  se 
observan principalmente  plagioclasas y piroxenos en 
globados en una pasta vitrea. 

Al  nordeste  de  la  zona  cartografiada  aparece  una 
toba  dacítica  sin  cantos, de color  blanco  y tamaño  de 
grano  muy  fino,  que  presenta  pequeños  cristales  de 
mica y cuarzo muy  diseminados. 

Brechas piroclásticas de dacita y andesita 

Son  formaciones  de  aspecto  caótico,  compuestas 
por cantos o bloques  decimétricos y angulosos de an 
desita  y  dacita  anfibólica  englobados  en  una  matriz 
de  composición  similar  pero  de  naturaleza  lávica  o 
tobácea.  Los  cantos  presentan  textura  porfídica  con 
matriz  microcristalina  o  criptocristalina,  según  sean 
de  naturaleza  dacítica  o  andesítiea  respectivamente. 
Los  fenocristales  más  abundantes  son  plagioclasas, 
anfíboles  y  cuarzo  y  en  menores  proporciones  piro 
xenos.  En  conjunto  destacan  de  los  materiales  adya 
centes por sus tonalidades pardo oscuras. 

Vitrófidos daciandesíticos 

Tienen  también  aspecto  brechoide  con  cantos  de 
dacita y andesita  de composición  similar a la del caso 
anterior,  pero la matriz es mucho  más abundante y de 
naturaleza  vitrea  con  tonalidades  más  oscuras.  Pre 
sentan  abundantes  silicificaciones  con  aspecto  opali 
no,  de  origen  secundario,  que  rellenan  cavidades  y 
fracturas. 

Dacitas anfibólicas 

Constituyen  formaciones  de color rojizo  caracterís 
tico.  Se  componen  de  cantos  o  bloques  decimétricos 

de  dacitas  anfibólicas  englobadas  en  una  matriz  mi 
crocristalina  o  criptocristalina  y  ocasionalmente  vi 
trea, que  cuando  se altera  supergénicamente  da  tona 
lidades rojizas. 

Se  observan  intercalaciones  vitrofídicas  muy  irre 
gulares en  cuanto  a potencia  y extensión  y muy  frag 
mentadas,  lo  cual  favorece  su  alteración  a  bentonita, 
especialmente  en zonas de  falla. 

Caliza brechoide 

Son  calizas  dolomíticas  de  tonalidades  pardo-ama 
rillentas,  brechoides  y  a veces  oolíticas  con  estratifi 
cación poco patente. 

V.4.3  El yacimiento de "Cortijo 

de Archidona" 

El yacimiento  de bentonita en estudio,  denominado 
"Cortijo  de Archidona",  o  simplemente  "Archidona", 
está localizado  en el extremo  Sur  de la Serrata de Ní 
jar, en la hoja  1046 del IGME  correspondiente  a Car 
boneras, escala  1:50000 y  en  el cuadrante  III de  Fer 
nán  Pérez  escala  1:25000  del  IGN.  Su  entorno 
geológico  participa  de  la complejidad  tectónica  de  la 
Serrata.  Así,  pueden  observarse  todos  los  accidentes 
mencionados previamente  (V.1). Precisamente, la ac 
ción  de  todos  ellos  ha  favorecido  las  estructuras  ne 
cesarias  para  la  existencia  de  un  sistema  hidrotermal 
que  ha  dado  lugar  a  la  formación  del  potente  yaci 
miento de bentonita. 

La serie estrato-volcánica  está consumida,  de  muro 
a techo, por calizas y dolomías;  al complejo  miocèni 
co  pertenecen  dacitas  anfibólicas,  vitrófidos  y  bre 
chas  daci-andesíticas,  tobas  dacíticas  y  vitrófidos;  el 
Plioceno  está representado  por calcarenitas  bioclásti 
cas y con ostreidos. 

Los  materiales  bentonitizados  debieron  ser  tobas 
poligénicas  y  aglomerados  vitrofídicos  (Caballero, 
1982  y  1985;  Caballero  et  al.  1983).  Los  fluidos  hi 
fueron 
drotermales  responsables  de  la  alteración 
aguas  meteóricas  procedentes  de  Sierra  Alhamilla 
que,  infiltrándose  a  través  de  fracturas,  se  recalenta 
ron y provocaron  la bentonitización  de estos  materia 
les  a temperaturas  próximas  a los 40°C  (Leone  et  al. 
1983). 

Las  bentonitas  se  encuentran  siempre  asociadas  a 
fracturas  de diversa importancia,  siendo  la más signi 
ficativa  la  de  dirección  N55E,  presentando  en  mu 
chos lugares un carácter francamente  extrusivo. Estos 
hechos  provocan  contactos  netos  entre  bentonita  y 
roca  sin  alterar,  lo  cual  dificulta  las  labores  de  pros-

41 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

pección, si bien las reservas mínimas deben ser supe­
riores a las 700.000 toneladas. 

El color predominante es el verde pero también son 

muy frecuentes bentonitas rojas, azules, pardas y 
amarillas, dependiendo de la concentración en ele­
mentos traza (Linares, et al., 1973); pero todas ellas 
son de composición muy similar en los elementos 
mayoritarios. 

En las Figuras V­3 y V­4 (ver Anexo) se muestran 

unas vistas del yacimiento. 

V.5 Muestreo de bentonitas 

La zona de explotación, a finales de 1988, consistía 
en una gran masa de bentonita localizada entre mate­
riales volcánicos (dacitas anfibólicas y vitrófidos da­
ciandesíticos) en evidente contacto mecánico. La ex­
plotación se efectúa a cielo abierto. Después de 
limpiar con máquinas excavadoras toda la superficie 
del plano de explotación, se tomaron diez muestras a 
intervalos más o menos regulares. En el muestreo se 
intentaron cubrir dos aspectos: las pequeñas variacio­
nes de color y textura y las indicaciones del personal 
técnico de Minas de Gádor S.A. sobre la calidad de 
cada tipo de bentonita. 

Las muestras se tomaron con pala excavadora, se 
envasaron y se enviaron a la factoría de Minas de Ga­
dor en Yuncos para su homogeneización. Este trata­
miento ha consistido en una laminación entre rodillos 
para deshacer los bloques de bentonita. De cada una 
de estas diez muestras existen en nuestro poder de 20 
a 25 kg y sobre 125 ­ 150 kg se encuentran deposita­
dos en el CIEMAT. 

Se ha muestreado una superficie de aproximada­
mente 6.000 m2. La distribución de los puntos mués­
trales ha sido escogida de tal manera que incluyesen 
esmectitas con la mayor variabilidad posible dentro 
del yacimiento. Por esta misma causa la distancia en­
tre muestras es variable y oscila entre 13 m (muestras 
2 y 12) y 40 m (muestras 7 y 8). 

Se han tomado 10 muestras con las siguientes siglas: 

S:l ,2 ,7,8 ,9 ,10 ,11 ,12 ,13 y 14 

Para mayor detalle ver figura V­5 del Anexo, reali­

zada a una escala aproximada de 1:1000. 

No se puede hacer una descripción detallada de ca­
da una de estas muestras ya que, prácticamente, todas 
ellas están constituidas por mezclas de bentonitas de 
diversas tonalidades, muy compactas, de aspecto ja­
bonoso y brillo céreo, presentando, además, una ele­
vada plasticidad. Aunque son muy puras, a veces se 
observan pequeños cantos redondeados vitrofídicos 

de naturaleza daciandesítica. El color predominante 
de las bentonitas es el verde, aunque incluyen masas 
de tonos rosados, marrones y blancos. 

Unas vistas parciales de la zona de recogida de ca­

da muestra se exponen en las Figuras V­6 a V­15 
(ver Anexo). 

V.6 Datos analíticos 

V.6.1 Análisis granulométrico 

En las Tablas V­F, V­G, V­Η y en las Figuras V­

16/23 se muestran los resultados obtenidos. 

Desde el punto de vista clasificatorio, todas las 
muestras son materiales de tipo arcilla. Los valores 
medios de arena, limo y arcilla se encuentran en pro­
porción 1: 2:12. 

Las arenas, observadas al microscopio y lupa bino­

cular, presentan un aspecto limpio (sin partículas fi­
nas adheridas) y están constituidas por cuarzo, fel­
despatos y en algún caso biotita. Los limos tienen un 
aspecto de agregados de partículas finas, entre las 
que están intercalados algunos pequeños granos de 
los minerales anteriormente citados. Se trata, por tan­
to, de bentonitas con pequeñas cantidades de minera­
les heredados de la roca original volcánica. 

Como el muestreo se realizó siguiendo un arco am­

plio de dirección Este­Oeste, es posible obtener in­
formación sobre la variabilidad de las propiedades en 
el espacio. Así, al considerar los resultados granulo­
métricos, teniendo en cuenta la localización de las 
muestras en el yacimiento, se observa que no existe 
ninguna distribución direccional ni local; al contrario, 
todas las muestras se distribuyen, granulométrica­
mente, completamente al azar. Sólo parece observar­
se una pequeña disminución de la fracción arcilla ha­
cia el Oeste del yacimiento (muestras 12, 13 y 14, 
con porcentajes de arcilla del 76.9, 74.6 y 74.8, res­
pectivamente, frente a cantidades superiores al 80% 
en el resto de las muestras). 

Dentro de las arenas, hay una tendencia media a 
aumentar el porcentaje gradualmente desde la arena 
gruesa (0.48%) a la arena fina (3.29%). Los limos 
presentan un comportamiento similar (1.96% para li­
mo grueso y 6.0% para limo fino). Tanto en las are­
nas como en los limos la dispersión de valores para el 
conjunto de muestras estudiado es grande ; son espe­
cialmente altos los coeficientes de variación de la 
arena gruesa (93.75%) y del limo fino (79.67%). El 
resto de fracciones están en torno al 50% del coefi­
ciente de variación. La fracción arcilla es la que pre­
senta un menor coeficiente de variación (6.92%). 

42 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

1954) se incluye en la Tabla V­J. Estos datos indican 
que los cristales reales de esmectita están formados, 
como media, por unas cinco láminas unitarias y que 
la homogeneidad de las muestras es muy alta. Los ta­
maños obtenidos son ligeramente mayores que los 
determinados en ocasiones anteriores en muestras de 
esta zona; concretamente, Caballero et al. 1985 citan 
cristales formados por dos­tres láminas unitarias. 

Los diagramas de polvo cristalino obtenidos, tan­
to para la muestra total como para la fracción fina, 
después del tratamiento para eliminar la sílice 
amorfa o poco cristalina, muestran en todos los ca­
sos la desaparición de las reflexiones de la cristo­
balita desordenada. 

Las esmectitas hinchan normalmente con etilen­gli­
col a 17 A, no observándose, en principio, señales de 
interestratificación con capas ilíticas. La contracción 
de las esmectitas a 10 Å después del tratamiento tér­
mico a 300°C, indica que no deben existir interlami­
naciones de oxihidróxidos (componentes de tipo clo­
rítico). 

Los minerales accesorios de las bentonitas deben 
poseer un tamaño de partícula superior a 20pm. En 
efecto, si se suma al porcentaje de esmectita, obteni­
do por DRX, el correspondiente a la fracción mayor 
de 20 pm deducido granulométricamente, se alcanza 
en todos los casos un valor próximo a cien (Fig. V­
28, Tabla V­K). 

Puede concluirse que las bentonitas estudiadas del 
yacimiento de Cortijo de Archidona son muy ricas en 
esmectita. Existen como minerales accesorios peque­
ñas cantidades de minerales heredados de la roca vol­
cánica original y otros neoformados durante el proce­
so de alteración. Las esmectitas son dioctaédricas, de 
pequeño tamaño y se comportan fisicoquímicamente 
como unas esmectitas normales. Todos estos resulta­
dos están en pleno acuerdo con los obtenidos por no­
sotros en publicaciones anteriores. 

V.6.3 Análisis químico 

V.6.3.1 Elementos mayores 

En las Tablas V­L y V­M y en las Figuras V­29/34 
se recogen los análisis de los elementos mayores de 
la muestra total y de la fracción fina. La similaridad 
entre ambos tipos de análisis de cada muestra es con­
sistente con el alto porcentaje de esmectita que con­
tienen. Sólo cabe mencionar como excepciones a los 
contenidos en calcio y sodio, debido a la presencia en 
la muestra total de pequeñas cantidades de calcita y 
plagioclasa, que están ausentes en la fracción fina. 

Si el análisis granulométrico se realiza utilizando 
como agente dispersante solución de COsNai al 5%, 
se obtienen los resultados recogidos en la Tabla V­H. 
Pueden observarse dos hechos significativos. En 
primer lugar, los porcentajes de arena no varían res­
pecto a la determinación previa. Ello indica que en 
los dos casos la dispersión es buena y no quedan par­
tículas de esmectita adheridas en los granos de cuar­
zo y feldespato. Sin embargo, las cantidades de frac­
ción arcilla obtenidas son siempre superiores a las 
determinadas con el primer método. Es decir, el 
Œ>3Na2 ha sido capaz de destruir los agregados de 
esmectita de la fracción limo y han quedado libres las 
partículas de tamaño arcilla. 

Es muy probable que el efecto del COsNai consista 
en disolver las pequeñas cantidades de sílice amorfa 
que, en forma de puentes, ayuda a estabilizar los 
agregados de partículas finas de esmectita. 

En resumen, las bentonitas estudiadas del yaci­

miento de Archidona presentan concentraciones de la 
fracción 2μηι del orden o superior al 75%. En todos 
los casos, la fracción limo está constituida por agre­
gados de partículas más finas, por lo que el compor­
tamiento coloidal debe ser superior al indicado, es­
trictamente, por el análisis granulométrico. 

V.6.2 Análisis mineralógico 

por difracción de rayos X 

En la Tabla V­I y en las Figuras V­24 y V­25 se 
muestran los resultados obtenidos para la muestra to­
tal de cada una de las muestras. La esmectita siempre 
supera el 85%, llegando a alcanzarse el 98% en la 
muestra S­13. Existen pequeñas cantidades (del 1 al 
4%) de minerales heredados de la roca volcánica ori­
ginal: cuarzo, plagioclasa, biotita y piroxenos. La 
cristobalita desordenada y la calcita son minerales 
formados durante el proceso de formación de la ben­
tonita. En algún caso se han encontrado pequeñas 
cantidades de huntita y pirolusita, que deben ser tam­
bién secundarias. 

Ninguno de los minerales muestra una distribución 

espacial a lo largo del yacimiento; todos se distribu­
yen completamente al azar. 

La fracción <2pm, Tabla V­J y Figuras V­26, V­
27, muestra la gran riqueza en esmectita de estas ben­
tonitas; sólo se observan cantidades mínimas de cris­
tobalita y cuarzo. La esmectita de todas las muestras 
es dioctaédrica ya que la reflexión (060) está siempre 
en el entorno a 1.50 Å. El tamaño medio de los cris­
tales de las esmectitas, según el eje "c", obtenido me­
diante la ecuación de Scherrer (Klug y Alexander, 

­ 4 3­

V. Yacimiento  de bentonita "Cortijo de  Archidona" 

Hay  que  resaltar  los  altos  contenidos  en  aluminio, 
como  corresponde  a la  presencia  de  esmectitas  dioc-
taédricas,  y  los  porcentajes  (sobre  el  6%)  de  MgO, 
que  son  también  algo  altos,  si  se  les  compara  con 
otras  esmectitas  del  mundo  (Weaver  y  Pollard, 
1973). 

No  se han  encontrado  diferencias  significativas  en 
tre  estos  resultados  y  los  obtenidos  previamente  por 
nosotros en otros  trabajos. 

V.6.3.2 Elementos traza 

En  la  Tabla  V-N  y  en  las  Figuras  V-35  y  V-36  se 
incluyen  los datos  obtenidos, expresados  en  ppm  so 
bre muestra  seca a  105  °C.  No  se han encontrado  rela 
ciones  altamente  significativas  entre  los  porcentajes 
de los  diferentes  minerales  y  el  contenido  en  los  dis 
tintos elementos traza.  Sólo pueden  destacarse,  como 
excepciones,  las  relaciones  cristobalita-bario  y  pla-
gioclasa-cromo,  que  deben  considerarse  más  como 
tendencias  que  como  verdaderas  interrelaciones  con 
significado  estadístico. 

Estos  hechos  parecen  indicar  una  cierta  heteroge 
neidad  en  los  materiales  originales  de  las  bentonitas, 
que no debe extrañar tratándose  de materiales de tipo 
piroclástico. 

Como  ocurre  con  otras  propiedades,  tampoco  se 
observan  distribuciones  espaciales  determinadas  a lo 
largo  del  yacimiento.  Cabe  destacar  a  la  muestra  S-
12,  que  contiene  siempre  proporciones  superiores  al 
valor  medio  de  todos  los elementos  traza.  Las  mues 
tras  S-7,  S-8  y  S-9,  también  poseen  un  buen  número 
de  elementos  en  proporciones  superiores  a  la  media 
general. 

Los  valores  encontrados  pueden  considerarse  nor 
males  para materiales  volcánicos  (piroclásticos)  alte 
rados (Wedehpol,  1979) y están  de acuerdo  con  otros 
obtenidos  previamente  por  nosotros.  (Linares  et  al. 
1973;  Caballero et al., 1986). 

Hay que destacar que las esmectitas concentran  una 
buena parte de los elementos traza de la roca original. 
Esto es especialmente válido para aquellos  elementos 
que pueden  sustituir, el silicio en la capa tetraèdrica y 
el  aluminio  en  la  capa  octaédrica.  Además  de  estas 
posiciones  fijas  estructurales,  otros  cationes no  com 
patibles  pueden  quedar  retenidos  en  los  espacios  in 
terlaminares  de las esmectitas como cationes  de cam 
bio.  Finalmente,  una  pequeña  parte  de  los  elementos 
traza  pueden  estar  contenidos  en  los  minerales  acce 
sorios, que  en  muy  pequeña  cantidad  siempre  acom 
pañan  a  las  esmectitas  de  las  bentonitas  (Linares  et 
al.,  1987). 

V.6.3.3  Amorfos 

Las  fases  amorfas  o  poco  cristalinas  determinadas 
se recogen  en la Tabla V-Ñ y en las Figuras V-37, V-
38.  El  hierro  y  aluminio  se  presentan  en  concentra 
ciones  mínimas;  sin  embargo,  la  sílice  alcanza  por 
centajes  cercanos  al dos por ciento  como  media y, en 
el caso  de la muestra  S-12,  la sílice  llega  a ser  próxi 
ma  al 5%. En  general  existe  mayor  cantidad  de  sílice 
amorfa  en  la  muestra  total  que  en  la  fracción  fina. 
Las razones  S1O2/AI2O3 y S1O2/AI2O3 + Fe2Û3 no  son 
indicativas  de  la  existencia  de  geles  amorfos  pre-or-
ganizados tipo imogolita-alofana.  La cantidad  de síli 
ce  es  mucho  más  elevada  que  la  requerida  para  esas 
fases,  esencialmente  amorfas.  Debe  tratarse,  por  tan 
to,  de verdaderas  fases  amorfas,  producto  de la preci 
pitación  de  los  iones  correspondientes  que  proceden 
de la reacción  de hidrólisis  formadora  de las esmecti 
tas.  En  efecto,  de  acuerdo  con  las experiencias  de  la 
boratorio  (Caballero  et  al.,  1991)  y  los  balances  de 
materia del proceso de génesis de la bentonita  (Caba 
llero et al.,  1992), las rocas volcánicas  vitreas  contie 
nen  un  exceso  de  sílice  por  encima  de  la  necesaria 
para  formar  esmectita.  Este  exceso  de  sílice,  que  no 
encuentra  cationes  suficientes  para  formar  silicatos, 
queda  como  fase  amorfa  cuando  la  cantidad  es  sufi 
ciente  para  alcanzar  la  sobresaturación.  Estas  peque 
ñas cantidades  de  sílice pueden  ser la causa de la  for 
mación  de  agregados  observados  en 
limos 
obtenidos en el análisis granulométrico. 

los 

V.6.3.4 Sales (Conductividad) y pH 

La  determinación  de  la  conductividad  no  es  una 
medida  fácil  de  interpretar  cuando,  en  ocasiones  co 
mo esta, los contenidos  salinos  son bajos.  Además  de 
los iones solubles pueden  existir otros procedentes  de 
la  disolución  de  la  calcita  (existente,  aunque  en  pe 
queña  proporción)  y  de  la  hidrólisis  de  los  abundan 
tes silicatos. 

Con  objeto  de  profundizar  en  este  aspecto  se  han 
realizado  una  serie  de medidas  de conductividad  con 
diferentes  cantidades  de bentonita,  pero  conservando 
siempre la misma cantidad  de agua destilada (40 mi). 
Estos resultados  se muestran en la Tabla V-O y en las 
Figuras  V-39/41.  El  valor  normalmente  utilizado  en 
las  determinaciones  rutinarias  corresponde  al  valor 
máximo  (4 g/40 mi). 

A  partir  de  estos  datos  se  han  calculado  las  rectas 
de  regresión  de  la conductividad  frente  a la  cantidad 
de  muestra  (de  1 a 4  g). En  todos  los  casos  se  obtie 
nen  ecuaciones  con  un  coeficiente  de  correlación  al 
tamente  significativo  (Tabla  V-P). La ordenada  en  el 
origen  de estas ecuaciones  debe representar  la contri-

- 44 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de  Archidona" 

bución  expúrea  a  los  iones  solubles  estrictos,  mien 
tras que  la pendiente  de  las rectas  debe  ser  la  corres 
pondiente  a las  sales  solubles  existentes. Una  prueba 
de  que  el  fenómeno  debe  transcurrir  así  es  que  la 
ecuación  de  regresión  entre  las  ordenadas  de  las 
ecuaciones  anteriores  (contribución  de  iones  proce 
dentes  de  disolución  o hidrólisis)  frente  al  contenido 
en  carbonatos  de  las  muestras,  suministra  una  regre 
sión altamente significativa  también 

Ordenada  (ms)  = 0,0508  + 0,0265%  carbonatos 

con un coeficiente  de correlación de r = 0,7319. 

A  partir  de  la  conductividad  se  puede  calcular  el 
contenido  total  equivalente  en  sales  suponiendo  que 
todas las  sales fuesen  CINa. Estos valores también  se 
incluyen  en  la Tabla  V-0  y  muestran  que  en  ningún 
caso  se  supera el valor  del uno  por  ciento. En  la Fig. 
V-41  puede  observarse  que  la  cantidad  de  sales  dis 
minuye  desde  la  muestra  8  hacia  la  14,  es  decir,  de 
Oeste  a Este. Es una de las pocas indicaciones  de  va 
riabilidad  espacial  encontrada  en  el yacimiento.  Esta 
distribución podría interpretarse como reliquia de una 
acción  primitiva  de  soluciones  con  electrolitos  en  di 
rección  hacia el Este. 

El  pH  de  los  extractos  acuosos  en  los  que  se  se  ha 
medido  la conductividad  se muestra en la Tabla V-O. 
Todos son ligeramente alcalinos como corresponde al 
equilibrio  con esmectitas (Loughnan,  1969). No exis 
te  relación  clara  con  los  valores  de  conductividad, 
aunque  hay  una  tendencia  hacia  valores  más  alcali 
nos cuando aumenta la conductividad. 

V.6.4  Fórmulas estructurales 
de las esmectitas 

La determinación  de la fórmula  estructural  permite, 
junto con otros criterios de comprobación,  dictaminar 
sobre el tipo de esmectita de que se trata. Así, pueden 
distinguirse  beidellitas  de  montmorillonitas  por  la 
cuantía  de la  sustitución  octaédrica;  también  es  posi 
ble corroborar por la suma de la cationes  octaédricos, 
si una esmectita es di o trioctaédrica, etc. 

Para realizar el cálculo  de la fórmula  estructural,  es 
necesario  conocer  y  eliminar  del  análisis  químico  de 
la  fracción  <2pm,  los  geles  amorfos,  el  Mg  de  cam 
bio y los minerales  accesorios. 

En  la  Tabla  V-Q  y  en  las  Figuras  V-42  y  V-43  se 

muestran los resultados  obtenidos. 

Puede  observarse  que  existe  una  gran  homogenei 
dad  entre  todas  las  esmectitas.  La  sustitución  tetraè 
drica  es  relativamente  baja  (0.2  de  valor  medio), 
mientras  que  la  carga  total  es  alta  (0.8  de  valor  me 

dio).  La capa octaédrica  está  constituida,  como  valor 
medio, por un  67% de Al, un  8%  de Fe y un  25% de 
Mg.  Todo  ello  es  característico  de  esmectitas  tipo 
montmorillonita (Weaver y Pollard,  1973). 

No  se encuentra  tampoco  ninguna  distribución  ca 
racterística  de  los valores  de  las  fórmulas  estructura 
les  a lo  largo  de  la  superficie  del  yacimiento  de  ben 
tonita. 

Si se comparan  estas fórmulas  estructurales  con  las 
obtenidas  previamente  en  otros  trabajos,  se  observa 
que  son  coincidentes  en  su mayor  parte.  Sólo  hay  al 
gunas  muestras  que  presentan  valores  algo  inferiores 
de A1IV y FeVI y algo superiores  en  Mg^. 

Diversos  autores han  elaborado  sistemas  de  clasifi 
cación  cristalquímica  de  las  montmorillonitas:  Grim 
y  Kulbick  (1961),  Schultz  (1969),  Brigatti  y  Poppi 
(1981),  Newman  y  Brown  (1987)  y  Güven  (1988) 
han  elaborado  diversas  clasificaciones.  Normalizan 
do  el  número  de  cationes  octaédricos  a  2,  Güven 
(1988)  ha  realizado  una  clasificación  que  recoge  la 
esencia de los indicados por diversos autores. Usando 
este  sistema  de  normalización  y  representando  los 
valores  de  A1VI,  FeVI y MgVI,  se llega  a la  conclusión 
de que las montmorillonitas  del yacimiento  de  Corti 
jo  del Aire pertenecen  al tipo  "Chambers",  aunque en 
realidad  las muestras  S-1, S-9,  S-12  y S-13  son  inter 
medias  entre  este  tipo  y  el  "OTAY".  Desde  el  punto 
de  vista  cristalquímico  se  quiere  indicar  que  corres 
ponden  a montmorillonitas  alumínicas  ricas  en  mag 
nesio  y hierro. En  comparación  con  las  montmorillo 
nitas  tipo  "Wyoming",  las  de  Cortijo  de  Archidona 
tienen  un  contenido  en  magnesio  superior  en  un  fac 
tor dos. 

V.6.5 Propiedades de adsorción 

V.6.5.1 Area  superficial 

Como  las  bentonitas  han  presentado  algunos  pro 
blemas  de  dispersión  e hinchamiento  en  agua  (véase 
el  análisis  granulométrico),  se  ha  decidido  seguir  la 
adsorción  de  vapor  de  agua,  en  forma  controlada,  en 
función  del  tiempo.  De  esta  forma  es  posible  obser 
var  si  los  valores  tienden  a  un  valor  máximo  o  hay 
varias etapas. 

En  la  Tabla  V-R  y  en  las  Figuras  V-44  y  V-45  se 
han  recogido  los  valores  del  área  superficial  obteni 
dos  por  adsorción  de  vapor  de  agua  en  función  del 
tiempo. Puede  observarse  que  en  todos  los casos  hay 
un  incremento  brusco  en  las  primeras  horas  y  que 
luego  decrece.  A  partir  de  las  240  horas  la  variación 
tiende  a  ser  mínima.  Todos  los  cálculos  posteriores 
se basan en los resultados obtenidos a las 264 horas. 

45 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

En la Tablas V­R y V­S se muestran los resulta­
dos del área superficial. Los valores son altos y es­
tán altamente correlacionados con el porcentaje de 
esmectita de las muestras. En efecto, la variación 
del área frente al contenido en esmectita suministra 
la ecuación: 

Area superficial (m~/g) = 

= 0,00898*%Esmectita ' 

? 4634 

con un coeficiente de correlación r=0.8915, que para 
los datos existentes suministra un nivel de significa­
ción superior al \%c. A partir de esta ecuación se ob­
tiene que la esmectita pura debe poseer un área su­
perficial de 759 m"7g, que coincide muy bien con el 
valor máximo teórico de las esmectitas de 800 πΓ/g· 
(VanOlphen, 1968). 

Los datos de la Tabla V­S, correspondientes a la 
fracción fina, muestran lógicamente valores muy su­
periores a los de la bentonita total de partida (Tabla 
V­R). 

V.6.5.2 Capacidad y cationes de cambio 

En la Tabla V­T y en las Figuras V­46/49 se reco­
gen los datos de los cationes de cambio y de la capa­
cidad de cambio de bases. 

El complejo de cambio está dominado por Mg2+, 
Ca2+ y Na+, con cantidades muy similares entre ellos; 
el K+ es siempre minoritario. 

La capacidad de cambio es alta como corresponde 
a bentonitas muy ricas en esmectita. Existe, en efec­
to, una excelente correlación entre capacidad de cam­
bio y porcentaje de esmectita en la bentonita. La 
ecuación de regresión obtenida es: 

Capacidad de cambio (meq/100 g) = 

= 62.6516 + 0.3157 %Esmectita; 

con un coeficiente de correlación r = 0.9248. A partir 
de esta ecuación se obtiene que la capacidad de cam­
bio media de la esmectita pura es de 94 meq/100 g. 
En todos los casos existe un exceso de cationes li­
geramente superior a la capacidad de cambio. Este 
exceso tiene que corresponder a los cationes solubles 
y debe, por tanto, relacionarse con la conductividad y 
con el porcentaje equivalente de sales (obtenido a 
partir de ella y del porcentaje de saturación). En efec­
to, la correlación entre "exceso de cationes" (C) y el 
porcentaje equivalente de sales suministra la ecua­
ción: 

AC (meq/100g) = -1.2230 + 14.3355 ■ %Equiv. sales. 

con un coeficiente de correlación r = 0.7626. 

La correlación frente a la conductividad suministra 

la ecuación de regresión: 

AC (meq/lOOg) = -1.3856 + 8.5709 Conduct.(mS). 

con un coeficiente de correlación r = 0.7662. 

Todas estas correlaciones confirman la autoconsis­
tencia general de los resultados experimentales obte­
nidos. 

El porcentaje de saturación, entendido como rela­
ción entre cationes totales (solubles y de cambio) y 
capacidad de cambio, es siempre superior a cien, lo 
que indica que no debe haber cationes de cambio dis­
tintos a los determinados. Concretamente, no deben 
existir H+ ni Al,+ de cambio. En caso de existir estos 
iones, el porcentaje de saturación sería inferior a 
cien. Este hecho debe también interpretarse en el sen­
tido de que la solución hidrotermal debió ser cercana 
a la neutralidad o que perdió su reactividad por "me­
tasomatismo de hidrógeno". 

El complejo de cambio de la fracción fina (Tabla 
V­U y Figuras V­47/49) no es representativo de la re­
alidad geoquímica ambiental, ya que se ha alterado 
necesariamente durante las operaciones encaminadas 
a la separación de esta fracción. De todas maneras es 
indispensable su conocimiento para poder obtener 
una fórmula estructural correcta de las esmectitas. 
Los cationes de cambio se han redistribuido durante 
la separación de esta fracción fina. Así, el catión do­
minante ahora es el Mg~+, seguido en casi igual pro­
porción por el Ca2+; el Na+ ha descendido y el K+ si­
gue siendo minoritario. 

La suma de cationes de cambio en la fracción fina 
de las bentonitas es ligeramente superior o inferior a 
la capacidad de cambio. El déficit catiónico debe atri­
buirse a la entrada de protones del agua destilada uti­
lizada en la separación de fracción (pH del orden de 
5.6). Los pequeños excesos de cationes deben corres­
ponder con mínimas cantidades de cationes solubles. 
Por todo ello, los porcentajes de saturación son muy 
cercanos a cien. 

Las cantidades de cada uno de los cationes de cam­

bio de la muestra total son muy similares a las obte­
nidas en otros trabajos anteriores. Cabe destacar que, 
en general, la capacidad de cambio es ligeramente 
más alta que las obtenidas previamente. 

A partir de la capacidad de cambio de la fracción 
fina, que es una medida de la carga eléctrica de las 
esmectitas, se puede conocer la densidad de carga di­
vidiendo este valor por el área superficial (Tabla V­
S). El cálculo muestra que el valor medio de la densi­
dad de carga es de 0,137 C/m2, con un intervalo de 
valores que van desde 0,126 hasta 0,153 C/m2. 

46 

Estos valores deben interpretarse como ligeramente 

altos, ya que una montmorillonita tipo o teórica, po­
see una densidad de carga de 0,127 C/m2 (Newman, 
1987). 

V.6.6 Conclusiones parciales 

1. El yacimiento de bentonita denominado "Cortijo 
de Archidona" está formado por una gran masa 
(más de 700.000 tm) de bentonita de tonos fun­
damentalmente verdes. El material es de gran 
pureza ya que su contenido en esmectita es muy 
alto (92% de valor medio). Acompañan a la es­
mectita pequeñas cantidades de cuarzo, plagio­
clasa, cristobalita de baja temperatura, biotita, 
piroxenos, calcita, huntita y pirolusita. 

2. Los minerales accesorios minoritarios (cuarzo, 
plagioclasa y cristobalita) se encuentran esen­
cialmente en las fracciones más gruesas. La 
fracción limo está constituida por agregados de 
partículas de esmectita, probablemente cemen­
tadas por puentes de sílice amorfa, lo que pro­
voca algunas dificultades en la dispersión de la 
esmectita. 

3. La capacidad de cambio de las bentonitas es alta 
y sus valores están directamente relacionados 
con los porcentajes de esmectita. Los cationes 
de cambio son Mg2+, Ca2+ y Na+ en proporcio­
nes muy similares. Algunas muestras de bento­
nita contienen, además, pequeñas cantidades de 
iones solubles, como reliquia de las soluciones 
hidrotermales que actuaron durante su forma­
ción. 

4. El área superficial de las bentonitas es muy alta 
y siempre superior a 500 m2/g. Sus valores se 
correlacionan directamente con el porcentaje de 
esmectita. 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

5. Los contenidos en elementos químicos mayori­
tarios y al estado de trazas de las bentonitas, es­
tán de acuerdo con un material originario de 
composición dacítica que ha sufrido un proceso 
de hidrólisis. 

6. Las esmectitas son todas dioctaédricas y de tipo 
montmorillonita, con carga tetraèdrica baja y al­
ta carga total. La capa octaédrica está formada 
por aluminio (67% de valor medio), seguido por 
Mg (25%) y Fe (8%). Los cristales reales de es­
mectita contienen cuatro o cinco láminas unita­
rias por término medio. Las montmorillonitas se 
pueden clasificar como tipo "Chambers". 

7. Ninguna de las variables estudiadas muestran 

tendencias significativas en su distribución a lo 
largo del yacimiento. Este hecho apoya el análi­
sis estructural del yacimiento en el sentido de 
que la bentonita se ha extruído a través de frac­
turas, eliminando cualquier vestigio de ordena­
ción original que tuviese la masa de bentonita. 
Al proceso de extrusión de la bentonita ha debi­
do contribuir la alta pérdida de volumen que 
ocurre durante su formación. 

8. Todos los datos obtenidos están en pleno acuer­
do, salvo mínimas excepciones, con otros obte­
nidos previamente. Ello permite afirmar que la 
masa de bentonita del yacimiento de Archidona 
es bastante homogénea en sus propiedades. Por 
ello, cabe concluir que en el futuro las bentoni­
tas extraídas también mostrarán características 
similares a las encontradas. 

9. El conjunto de características de estas bentoni­
tas muestra que pueden ser unos excelentes ma­
teriales para ser usados como relleno y sellado 
en almacenamientos radiactivos, al menos desde 
el punto de vista mineralógico y geoquímico. 

■47­

V. Yacimiento de bentonite "Cortijo de Archidona" 

Tabla V-A 
Bentonitas del yacimiento "Archidona". Contenido en elementos traza de las bentonitas. 
Valores medios en ppm. (Linares et al., 1973). 

Blancas 

Verdes 

Rojas 

Rb 

Ba 

Pb 

Sr 

La 

Th 

Zr 

Sn 

Mo 

Mn 

Co 

Ni 

Li 

Cr 

Ga 

+ 

Fe2

15 

65 

20 

65 

75 

225 

115 

7 

2 

105 

2 

15 

20 

1 

25 

400 

40 

225 

6 

60 

75 

125 

30 

5 

3 

20 

6 

40 

25 

25 

20 

12850 

— 

2 

80 

10 

50 

150 

30 

10 

7 

7000 

3 

50 

30 

1 

20 

400 

Tabla V-B 
Bentonitas del yacimiento "Archidona". Composición mineralógica y Complejo de Cambio 
de las bentonitas (Caballero et al., 1983). 

Esme. 

Cris. 

Cuar. 

Plag. 

Media 

S 

MAX. 

MIN. 

94 

2 

96 

92 

Τ 

— 

1 
τ 

2 

— 

2 

2 

4 

2 

5 

2 

Na 

15 

8 

28 

10 

Κ 

3 

1 

3 

2 

Ca 

34 

4 

39 

30 

Mg 

36 

3 

39 

32 

ccc 

88 

9 

102 

81 

Esme. = Esmectita; Cris. = Cristobalita; Plag. = Plagioclasa; Cuar. = Cuarzo; Na, K, Ca, Mg. = Cationes de cambio 

(meq/100g); CCC. = Capacidad de cambio de cationes (meq/100g); S = Desviación típica; T= Trazas. 

51 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

Tabla V-C 
Bentonitas del yacimiento "Archidona". Fórmulas estructurales de las esmectitas 
(Caballero et al., 1983). 

S i" 

7.717 

0.060 

7.878 

7.656 

MIV 

0.234 

0.060 

0.213 

0..344 

AIVI 

2.729 

0.134 

2.920 

2.605 

Few 

0.519 

0.078 

0.590 

0.421 

MgW 

0.857 

0.142 

0.998 

0.703 

X+ 

0.827 

0.037 

0.872 

0.784 

Media 

S 

MAX. 

MIN. 

slv, Afv= Silicio y Aluminio Tetraédricos; X* = Carga total; AIVI, Fevl, Mgvl = Al, Fe, Mg Octaédricos 

Tabla V-D 
Bentonitas del yacimiento "Archidona". Composición isotópica de las esmectitas (Leone et al., 1983) 

Muestra 

EC-1 

EC-2 

Fe-1 

FEN-1 

FEN-2 

FEN-3 

δ180 

27.0 

21.1 

28.3 

26.8 

30.5 

28.3 

δ2Η 

-38.8 

-50.2 

-45.0 

-51.4 

-48.7 

-37.6 

Tabla V-E 
Bentonitas del yacimiento "Archidona". Iones de cambio y solubles de las bentonitas (meq/100g). 
(Caballero et al., 1985b) 

Iones de cambio 

Iones solubles 

Na+ 

19 

2 

K+ 

1 

τ 

Ca2+ 

Mg2++ 

CCC 

SOrf 

33 

1 

37 

1 

90 

— 

— 

0.4 

= 

co3
— 

0.3 

H 

C0.3

— 

1.2 

CI" 

— 

1.5 

CCC = Capacidad de cambio; Τ = Trazas. 

- 52 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de  Archidona" 

Tabla V-F 
Bentonitas del yacimiento "Archidona". Análisis granulométrico usando 
como dispersante hexametafosfato-Na. 

Muestra 

>0.63 

0.63-0.2 

0.2-0.063 

0.063-0.02 

0.02-0.0063 

0.0063-0.002 

<0.002 (mm) 

S-1 

S-2 

S-7 

S-8 

S-9 

S-10 

S-11 

S-12 

S-13 

S-14 

Media 

S  " 

0.13 

1.15 

0.22 

0.45 

0.28 

0.10 

0.55 

1.43 

0.13 

0.36 

0.48 

0.45 

1.30 

4.47 

3.67 

2.56 

1.98 

1.70 

3.92 

6.08 

1.32 

2.94 

2.98 

1.56 

1.25 

3.62 

4.84 

1.90 

1.74 

3.30 

3.77 

5.49 

0.92 

6.12 

3.29 

1.82 

0.81 

0.82 

2.25 

0.97 

0.36 

3.33 

3.05 

1.73 

2.67 

3.63 

1.96 

1.18 

4.44 

3.08 

2.90 

1.44 

4.39 

0.16 

5.51 

5.71 

3.07 

4.80 

3.55 

1.77 

11.0 

2.17 

5-22 

1.55 

3.49 

4.85 

4.86 

2.58 

17.1 

7.26 

6.00 

4.78 

81.0 

84.6 

80.8 

91.0 

87.7 

86.5 

78.3 

76.9 

74.6 

74.8 

81.62 

5.65 

Tabla V-G 
Bentonitas del yacimiento "Archidona". Curvas granulométricas acumulativas. 
Dispersante: Hexametafostato sódico. 

Muestra 

<2mm 

S-1 

S-2 

S-7 

S-8 

S-9 

S-10 

S-11 

S-12 

S-13 

S-14 

Media 

S 

81.0 

84.6 

80.8 

91.0 

87.7 

86.5 

78.3 

76.9 

74.6 

74.8 

81.6 

5.3 

Curvas  acumulativas 

<6.3 

92 

86.77 

86.02 

92.55 

91.19 

91.35 

83.10 

79.48 

91.7 

82.06 

87.62 

4.56 

<20 

96.44 

89.85 

88.92 

93.99 

95.58 

91.51 

88.61 

85.19 

94.77 

86.86 

91.17 

3.69 

<63 

97.25 

90.67 

91.17 

94.96 

95.94 

94.98 

91.66 

86.92 

97.44 

90.49 

93.13 

3.27 

<200 

98.50 

94.29 

96.01 

96.86 

97.68 

98.14 

95.43 

92.41 

98.36 

96.61 

96.43 

1.86 

<630 

<2000 

99.80 

98.76 

99.68 

99.42 

99.66 

99.84 

99.35 

98.49 

99.68 

99.55 

99.42 

0.43 

99.93 

99.91 

99.90 

99.87 

99.94 

99.94 

99.90 

99.92 

99.81 

99.91 

99.90 

0.04 

53 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de  Archidona" 

Tabla V-H 
Bentonitas del yacimiento "Archidona". Granulometria usando como dispersante C03Na2. 

Muestra 

Arena 

S-1 

S-2 

S-7 

S-8 

S-9 

S-10 

S-11 

S-12 

S-13 

S-14 

Media 

S 

Máximo 

Mínimo 

3.18 

9.78 

8.15 

4.76 

4.33 

5.49 

7.03 

11.50 

2.21 

9.58 

6.60 

3.10 

11.50 

2.21 

Limo 

4.47 

2.03 

4.68 

0.89 

3.35 

5.31 

6.46 

2.45 

12.63 

4.12 

4.64 

3.25 

12.63 

0.89 

Arcilla 

92.35 

88.19 

87.17 

94.35 

92.32 

89.20 

86.51 

86.05 

85.16 

86.30 

88.76 

3.18 

94.35 

85.16 

54 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

Tabla V-l 
Bentonitas del yacimiento "Archidona". Mineralogía de la muestra total. 

Muestra 

Esmect 

Crist 

Cuarzo 

Plag 

Cale 

Blot 

S-1 

S-2 

S-7 

S-8 

S-9 

S-10 

S-11 

S-12 

S-13 

S-14 

Media 

S 

Máximo 

Mínimo 

95 

92 

88 

95 

94 

92 

89 

87 

98 

86 

91.60 

3.98 

95 

87 

1 

2 

2 

1 

3 

1 

4 

5 

1 

2 

2.20 

1.40 

5 

1 

1 

2 

2 

1 

1 

2 

1 

4 

Τ 

1 

L § ^ ·· 

1.01' 

4 

Τ 

2 

3 

4 

2 

1 

2 

. 4 

4 

1 

4 

2.70 

1.25 

4 

1 

— 

— 

3 

Τ 

— 

2 

Τ 

Τ 

— 

— 

0.65 

1.03 

3 

— 

2 

Τ 

Τ 

6 

1.50 

1.63 

6 

Τ 

Esmect = Esmectita; Crist = Cristobalita; Plag = Plagioclasa; Cale = Calcita; Biot=Biotita. 

La muestra S-2 presenta trazas de huntita, la S-13 trazas de plrolusita y la S-14 el 1 "/ode plroxenos. 

- 55 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

Tabla V­J 
Bentonitas del yacimiento "Archidona". Mineralogía de la fracción <2pm. 

Muestra 

Esmect 

Cristob 

Cuarzo 

T. Esme (Α) 

S­1 

S­2 

S­7 

S­8 

S­9 

S­10 

S­11 

S­12 

S­13 

S­14 

Media 

S 

98 

98 

99 

99 

98 

99 

98 

96 

99 

97 

98.1 

0.94 

1 

1 

1 

1 

2 

1 

2 

4 

1 

1 

1.5 

0.92 

1 

1 
τ 
τ 
τ 
τ 
τ 

— 

— 

2 

— 

— 

54 

56 

47 

55 

54 

43 

52 

46 

66 

57 

51.1 

6.92 

Esmect = Esmectita; Cristob = Cristobalita desordenada; T.Esm (Å) = Tamaño esmectita; 

Muestra 

% > 20 pm 

% Esmect. 

% Esmect. + > 20 pm 

Tabla V­K 

S­1 

S­2 

S­7 

S­8 

S­9 

S­10 

S­11 

S­12 

S­13 

S­14 

Media 

S 

3.5 

10.1 

11.0 

5.9 

4.4 

8.4 

11.3 

14.7 

5.1 

13.1 

8.75 

3.68 

95 

92 

88 

95 

96 

92 

89 

87 

98 

86 

91.6 

3.7 

­ 56­

98.5 

102.1 

99 

100.9 

98.4 

100.4 

100.3 

101.7 

103.1 

99.1 

100.3 

1.52 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de  Archidona" 

Tabla V-L 
Bentonitas del yacimiento "Archidona". Análisis químico de la muestra total. 

Muestra 

SÍC-2 

AI2O3 

Fe203 

CaO 

MgO 

Na20 

K2O 

CO2 

H20+ 

Total 

S-1 

58.27 

20.21 

3.18 

2.18 

0.56 

1.50 

1.74 

6.25 

5.21 

S-2 

S-7 

60.33 

18.02 

4.12 

2.69 

59.47 

18.75 

3.97 

2.02 

5.82 

2.47 

S-8 

57.88 

21.13 

3.46 

1.08 

5.66 

2.24 

S-9 

60.69 

18.28 

3.28 

1.86 

6.25 

2.11 

0.34 

1.13 

0.76 

0.71 

0.36 

0.30 

0.57 

0.43 

0.52 

7.78 

100.29 

6.54 

100.08 

6.64 

10047. 

7.65 

100.24 

7.26 

100.59 

S-10 

60.74 

18.13 

3.91 

1.19 

6,16 

2.21 

1.19 

0.42 

6.69 

100.64 

S-11 

61.36 

17.61 

3.57 

2.72 

5.16 

2.22 

0.75 

0.99 

6.09 

100.47 

S-12 

63.58 

17.59 

3.13 

S-13 

59.40 

19.86 

3.19 

1.57 

1.84 

5.13 

2.07 

0.54 

0.21 

5.99 

100.23 

5.87 

1.98 

0.42 

0.32 

7.76 

99.64 

S-14 

57.70 

18.04 

4.15 

4.75 

5.26 

2.17 

0.97 

3.04 

4.57 

100.65 

Media 

99.94 

18.76 

3.59 

2.03 

5.78 

2.23 

0.74 

0.72 

6.70 

100.33 

S 

1.71 

1.15 

0.38 

1.06 

0.43 

0.19 

0.27 

0.27 

0.95 

0.29 

Tabla V-M 
Bentonitas del yacimiento de "Archidona". Análisis químico de la fracción  de 2 pm. 

Muestra 

SÍO2 

AI2O3 

Fe203 

CaO 

MgO 

Na20 

K2O 

H20+ 

Total 

S-1  <2pm 

59.10 

20.03 

3.05 

1.14 

6.81 

1.27 

S-2 <2pm 

58.15 

20.20 

4.11 

1.10 

5.79 

1.40 

0.53 

1.12 

8.42 

100.35 

8.40 

100.27 

S-7  <2pm 

61.10 

19.00 

3.80 

S-8  <2pm 

58.39 

20.94 

3.20 

S-9  <2pm 

60.36 

19.00 

2.80 

1.10 

1.13 

1.12 

5.46 

6.70 

S-10<2pm 

59.41 

19.27 

3.68 

0.78 

5.90 

6.07 

0.99 

0.78 

8.12 

100.96 

1.35 

1.20 

1.31 

0.80 

0.64 

8.62 

99.89 

8.49 

100.31 

1.65 

8.19 

100.09 

S-11<2pm 

60.22 

18.83 

3.50 

1.86 

5.45 

0.99 

1.03 

8.18 

100.06 

S-12  <2pm 

61.44 

18.62 

2.92 

1.16 

5.95 

S-13  <2pm 

58.52 

20.19 

2.70 

S-14  <2pm 

59.98 

18.31 

4.23 

Media 

59.67 

19.44 

3.40 

1.08 

1.50 

1.20 

6.70 

5.46 

6.03 

1.32 

1.35 

0.90 

1.21 

0.66 

8.09 

100.16 

0.61 

8.98 

100.13 

1.60 

8.29 

100.27 

0.94 

8.38 

100.25 

S 

1.14 

0.85 

0.55 

0.27 

0.53 

0.17 

0.38 

0.27 

0.28 

5 7-

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

Tabla V-N 
Bentonitas del yacimiento "Archidona". Contenido en elementos traza (ppm). 

Muestra 

S-1 

S-2 

S-7 

Ba 

69 

55 

50 

S-8 

121 

S-9 

100 

S-10 

S-11 

S-12 

S-13 

S-14 

125 

244 

148 

36 

154 

Pb 

36 

24 

58 

63 

55 

12 

12 

72 

39 

nd 

Zr 

246 

151 

788 

1005 

166 

48 

112 

454 

294 

109 

Sn 

44 

26 

79 

76 

43 

16 

11 

85 

31 

3 

Mo 

Cu 

5 

6 

13 

7 

8 

7 

6 

8 

4 

nd 

7 

6 

8 

7 

5 

2 

4 

8 

3 

2 

Ni 

25 

18 

11 

18 

11 

16 

20 

18 

10 

17 

V 

nd 

4 

40 

15 

4 

4 

3 

18 

3 

Cr 

17 

11 

2 

10 

11 

13 

27 

19 

1 

nd 

36 

Β 

48 

36 

67 

145 

72 

36 

24 

56 

38 

4 

Media 

110.2 

41.2 

337.3 

41.4 

7.1 

5.2 

16.4 

11.4 

14.7 

52.6 

S 

62.8 

22.2 

320.3 

29.6 

2.6 

2.3 

4.6 

Máximo 

244 

Mínimo 

36 

72 

nd 

1005 

48 

85 

3 

13 

nd 

8 

2 

25 

10 

13 

40 

nd 

10.7 

38.1 

36 

145 

2 

4 

58-

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de  Archidona" 

Tabla V-Ñ 
Bentonitas del yacimiento de "Archidona". Contenido en sílice, aluminio y hierro amorfos. 

Fe203 

0.09 

0.09 

0.13 

0.11 

0.13 

0.11 

0.11 

0'.08 

0.11 

0.11 

0.107 

0.016 

0.15 

0.13 

0.13 

0.13 

0.09 

0.13 

0.11 

0.09 

0.11 

0.11 

012 

0.02 

Muestra 

%  S1O2 

AI2O3 

S-1 

S-2 

S-7 

S-8 

S-9 

S-10 

S-11 

S-12 

S-13 

S-14 

Media 

S 

S-1  <2pm 

S-2  <2pm 

S-7  <2pm 

S-8  <2pm 

S-9  <2pm 

S-10  <2pm 

S-11  <2pm 

S-12  <2pm 

S-13  <2pm 

S-14  <2pm 

Media 

S 

0.71 

0.85 

1.94 

0.95 

2.78 

1.02 

3.56 

4.78 

0.88 

1.75 

1.922 

1.377 

0.81 

0.74 

1.08 

0.88 

1.63 

0.88 

2.22 

3.60 

0.85 

0.75 

1.34 

0.92 

0.07 

0.09 

0.20 

0.09 

0.05 

0.13 

0.05 

0.05 

0.13 

0.05 

0.09 

0.049 

0.26 

0.17 

0.07 

0.07 

0.04 

0.07 

0.17 

0.02 

0.05 

0.13 

0.11 

0.07 

59 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de  Archidona" 

Tabla V-0 
Bentonitas del yacimiento "Archidona". Conductividad del extracto acuoso. ( ms). 

Muestra 

1g/40ml 

2g/40ml 

3g/40ml 

4g/40ml 

Eq. Sal. 

S-1 

S-2 

S-7 

S-8 

S-9 

S-10 

S-11 

S-12 

S-13 

S-14 

Medía 

S 

0.205 

0.245 

0.337 

0.250 

0.334 

0.232 

0.360 

0.156 

0.165 

0.330 

0.261 

0.071 

0.392 

0.479 

0.605 

0.495 

0.569 

0.400 

0.494 

0.282 

0.340 

0.511 

0.557 

0.096 

Eq.Sal. = % Equivalente de sales. 

0.505 

0.569 

0.757 

0.600 

0.656 

0.511 

0.643 

0.384 

0.433 

0.578 

0.564 

0.104 

0.638 

0.812 

1.075 

0.933 

0.871 

0.756 

0.905 

0.583 

0.601 

0.743 

0.792 

0.151 

0.37 

0.47 

0.63 

0.55 

0.51 

0.44 

0.53 

0.34 

0.35 

0.43 

0.46 

0.09 

pH 

8.73 

9.07 

9.03 

8.27 

8.91 

8.57 

8.62 

8.08 

7.74 

8.69 

8.57 

0.43 

Tabla V-P 
Bentonitas del yacimiento de "Archidona". Conductividad (y) frente a gramos de muestra (x). 
Regresiones lineales. 

Muestra 

S-1 

S-2 

S-7 

S-8 

S-9 

S-10 

S-11 

S-12 

S-13 

S-14 

a 

0.0820 

0.0785 

0.1020 

0.0310 

0.1830 

0.0540 

0.1545 

0.0055 

0.0345 

0.214 

b 

0.1412 

0.1791 

0.2366 

0.2154 

0.1698 

0.1683 

0.1784 

0.1383 

0.1401 

0.1306 

r 

0.9942 

0.9865 

0.9919 

0.9817 

0.9867 

0.9885 

0.9859 

0.9894 

0.9937 

0.9867 

60 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de  Archidona" 

Tabla V-Q 
Bentonitas del yacimiento "Archidona". Fórmulas estructurales en las esmectitas. 

Muestra 

Silv 

AI,V 

AIVI 

Fevl 

Mgvl 

X+ 

XVI 

ZVI 

S-1 

S-2 

S-7 

S-8 

S-9 

S-10 

S-11 

S-12 

S-13 

S-14 

7.673 

0.327 

2.735 

0.287 

1.181 

0.899 

0.572 

4.203 

7.663 

0.337 

2.794 

0.406 

0.965 

0.807 

0.470 

4.165 

7.852 

0.148 

2.767 

0.361 

1.001 

0.762 

0.614 

4.129 

7.654 

0.346 

2.923 

0.306 

0.914 

0.831 

0.485 

4.143 

7.797 

0.203 

2.762 

0.271 

1.157 

0.790 

0.587 

4.190 

7.774 

0.226 

2.773 

0.353 

1.024 

0.800 

0.574 

4.150 

7.841 

0.159 

2.809 

0.343 

0.957 

0.789 

0.630 

4.109 

7.830 

0.170 

2.792 

0.287 

1.060 

0.813 

0.643 

4.139 

7.639 

0.361 

2.778 

0.257 

1.160 

0.936 

0.575 

4.195 

7.898 

0.102 

2.749 

0.411 

0.936 

0.750 

0.648 

4.096 

Media 

7.762 

0.238 

2.788 

0.328 

1.035 

0.812 

0.580 

4.152 

S 

0.096 

0.096 

0.052 

0.055 

0.099 

0.058 

0.061 

0.036 

Tabla V-R 
Bentonitas del yacimiento "Archidona". Area superficial  (m2/g) (tiempo en horas). Muestra total. 

Muestra 

48 

72 

96 

120 

144 

168 

192 

216 

240 

264 

S-1 

S-2 

464 

549 

599 

629 

659 

655 

670 

670 

680 

691 

361 

420 

469 

493 

517 

536 

544 

542 

550 

558 

S-7 

342 

414 

452 

487 

522 

532 

542 

544 

551 

558 

S-8 

436 

505 

560 

602 

643 

649 

655 

657 

669 

680 

S-9 

446 

532 

580 

618 

656 

669 

676 

676 

686 

697 

S-10 

S-11 

S-12 

S-13 

S-14 

501 

311 

373 

345 

434 

492 

519 

546 

561 

574 

567 

578 

589 

421 

445 

484 

523 

540 

550 

542 

551 

560 

375 

435 

484 

512 

541 

542 

555 

578 

615 

648 

681 

680 

689 

560 

692 

574 

587 

703 

714 

380 

414 

445 

476 

480 

488 

490 

498 

Media 

395 

467 

511 

544 

567 

584 

594 

594 

6094 

506 

614 

S 

58.9 

64.4 

67.7 

69.1 

65.2 

67.6 

67.5 

68..3 

69.2 

74.1 

61 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

Tabla V-S 
Esmectitas del yacimiento "Archidona". Area superficial (m2/g). Fracción < 2pm. 

S-1 

S-2 

S-7 

S-8 

S-9 

S-10 

S-11 

S-12 

S-13 

S-14 

A. Superi. 

730 

693 

724 

721 

759 

687 

692 

740 

744 

688 

Tabla V-T 
Bentonitas del yacimiento "Archidona". Cationes y capacidad de cambio. 

Na+ 

K+ 

Ca2+ 

Mg2 ++ 

S-1 

S-2 

S-7 

S-8 

S-9 

S-10 

S-11 

S-12 

S-13 

S-14 

Media 

S 

36 

31 

26 

29 

34 

29 

30 

28 

32 

25 

30 

3 

2 

3 

3 

2 

2 

3 

3 

2 

2 

3 

3 

1 

38 

29 

30 

29 

32 

23 

25 

ι 31 
1 43 

29 

11 

6 

35 

31 

33 

47 

32 

37 

30 

29 

39 

24 

33 

6 

XC 

111 

94 

92 

107 

100 

92 

88 

90 

CCC 

107, 

88 

84 

101 

95 

89 

80 

87 

116 

111 

81 

97 

11 

75 

92 

12 

% Sat. 

104 

107 

110 

106 

105 

103 

110 

103 

105 

108 

106 

3 

4 

6 

8 

6 

5 

3 

8 

3 

5 

6 

5 

2 

Na*, i?, Ca1*, Mg2* = Cationes cambiables; CCC = Capacidad de cambio; % SAT. = % de saturación; AC = Exceso 
de cationes;LC = Suma de cationes cambiables. 

62 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

Tabla V-U 
Bentonitas del yacimiento "Archidona". 
Cationes y capacidad de cambio de la fracción < 2 pm (meq/1 OOg). 

Na* 

K+ 

Ca2+ 

Mg2 ++ 

S-1 

S-2 

S-7 

S-8 

S-9 

S-10 

S-11 

S-12 

S-13 

S-14 

Media 

S 

25 

25 

18 

24 

23 

25 

16 

25 

27 

13 

22 

5 

2 

3 

3 

3 

2 

4 

3 

2 

2 

3 

3 

1 

46 

31 

31 

37 

35 

42 

43 

39 

43 

36 

38 

5 

39 

43 

46 

42 

43 

36 

34 

34 

41 

37 

40 

4 

EC 

112 

102 

98 

106 

103 

107 

96 

100 

113 

89 

103 

7 

CCC 

114 

AC 

-2 

99 

97 

104 

99 

100 

97 

100 

118 

94 

102 

8 

3 

1 

2 

4 

7 

-1 

0 

-5 

-6 

1 

4 

% Sat. 

98 

103 

101 

102 

104 

107 

99 

100 

96 

95 

100 

4 

Na*, rC, Ca2*, Mg2* = Cationes cambiables; CCC ■ 
de cationes; IC = Suma de cationes cambiables. 

Capacidad de cambio; % SAT. = % de saturación; AC = Exceso 

- 63-

V. Yacimiento de bentonita  "Cortijo de Archidona" 

Figuras 2 y 16 a 49 
del Capítulo V 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

BENTONITAS  ROJAS 

BENTONITAS  VERDES 

Fe-I I  9 5* 

i* 
OTROS 4% 

BENTONITAS  BLANCAS 

OTROS 
9% 

Fe-I I 
35% 

Figura V-2 

67 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

100 

) 

80 

-
60  -

-
40  -

20  -

%  DE  FRACCIÓN  ARENA 

100 

o 

O 

o 

O 

0 

o 

o 

* 

* 

* 

Si 

í 

* 
I 

* 
I 

* 

1 

* 

I 

I 

1 

S -8  S-7  S-9  S-10  S-11  S-1  S -2  S-12  S-13  S-14 
SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

O  % DE  F.ARCILLA 

VALOR  MEDIO 

*  % DE  F.LIMO 

S -8  S-7  S-9  S-10  S-11  S-1  S -2  S-12  S-13  S-14 
SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

*  % DE  r  .ARENA 

VALOR  MEDIO 

Figura V-16 
Dispersión con HM-Na. 

Figura V-17 
Dispersión con HM-Na. 

%  DE  FRACCIÓN  ARENA 

100 

S -8  S-7  S-9  S-10  S-11  S-1  S-2  S-12  S-13  S-14 
SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

o  % DE  F.ARCILLA 

*  % DE  F.LIMO 

VALOR  MEDIO 

Figura V-18 
Dispersión con Carbonato-Na. 

S -8  S-7  S -9  S-10  S-11  S-1  S -2  S-12  S-13  S-14 
SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

*  % DE  F.ARENA 

VALOR  MEDIO 

Figura V-19 
Dispersión con Carbonato-Na. 

68 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

% 

100 

F.ARCILLA 

60 

40 

S-8 S-7 S-9 S-10 S-11 S-1 S-2 S-12 S-13 S-14 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

— HM-Na 

■*- HM-Na 

CARBONATO-Na 

-Ef-

CARBONATO-Na 

Figura V-20 
Comparación entre los dos dispersantes. 

-69 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de  Archidona" 

ARCILLA 

100 

%  A R C I L LA 

%  L I MO 

ARENA 

1 00 

50 

1 00 

LIMO 

%  A R E NA 

Figura V-21 

7 0-

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

—— ­*1—— 

—­* 

¡jl =° 

πι τ 

00 

80­

60 

40 

20 

F<2gm F<6,3Lim F<20Lim F<63ym F<200um F<630(jm F<2000g 

1 

1 

1 

I 

FRACCIONES DE LA GRANULOMETRIA 

S­8 

­+­S­7 

S­9 

S­10 

S­11 

Figura V­22 
Curvas acumulativas (HM­Na). 

F<2MITI F<6,3pm F<20um F<63MITI F<200gm F<630um F<2000y 

FRACCIONES DE LA GRANULOMETRIA 

S­1 — ·— S­2 ­+­ S­12 

S­13 

S­14 

Figura V­23 
Curvas acumulativas (Co3­Na2). 

71 ­

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

S-8 S-7 S-9 S-10 S-11 S-1 S-2 S-12 S-13 

S-14 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

% DE ESMECTITA 

VALOR MEDIO 

Figura V-24 
Mineralogía de la muestra total. 

% DE MINERALES ACCESORIOS 

6 

5 

4 -

3 -

2 

II 

S-8 S-7 S-9 S-10 S-11 S-1 S-2 S-12 S-13 S-14 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

CRISTOBALITA 

CUARZO 

L il PLAGIOCLASA 

CALCITA 

Π3 BIOTITA 

Figura V-25 
Mineralogía de la muestra total. 

72 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

% DE  ESMECTITA 

i 

* 

* 

* 

i 

* 

00 

95 

90 

85 

S-8 

1 
S-7 

1 
S-9 

1 
S-10 

1 
S-11 

1 
S-1 

1 
S-2 

1 
S-12 

1 
S-13 

S-14 

SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

VALOR  MEDIO 

*  % DE  ESMECTITA 

Figura V-26 
Mineralogía de la fracción arcilla. 

TAMAÑO  EN A 

100 

80 

-

60 

40 

t 

-

20 

-

« 

* 

* 

* 

* 

* 

* 

i 

S-8 

1 
S-7 

1 
S-9 

1 
S-10 

1 
S-11 

1 
S-1 

1 
S-2 

1 
S-12 

F 
S-13 

S-14 

SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

VALOR  MEDIO 

*  TAMAÑO  CRISTALINO(A) 

Figura V-27 
Tamaño cristalino de la esmectita. 

73 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

120 

100 

S­8 S­7 S­9 S­10 S­11 S­1 S­2 S­12 S­13 S­14 

S I T U A C I ÓN RELATIVA DEL M U E S T R EO 

H— F > 20μπι 

­ *­ % DE ESMECTITA 

­ e­ ESMECTITA ♦ F>20um 

Suma de la F> 20 μ m (Granulometria) con el porcentaje de esmectita de la muestra total (DRX). 

Figura V­28 

74­

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

% 

100 

­

80 

60 

40 

L 

20 

+ 

• 

* 

Y 

+ 

* 

¥ 

'I' 

+ 

* 

Τ 

■ *■ 

Ψ 

'I' 

V 

¥ 

S­8 S­7 S­9 S­10 S­11 S­1 S­2 S­12 S­13 S­14 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

VALOR MEDIO 

+ S¡02 

* AI203 

Fe203 

Figura V­29 
Análisis químico de la muestra total. 

S­8 S­7 S­9 S­10 S­11 S­1 S­2 S­12 S­13 

S­14 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

CaO 

MgO 

C02 

Figura V­30 
Análisis químico de la muestra total. 

­75 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

% 

10 

8 

6 

X 

x χ X 

X X 

x χ 

■z ± ψ 1 1 + τ + ■■ 

" * ï * * w * 

* * i! 

S­8 S­7 S­9 S­10 S­11 S­1 S­2 S­12 S­13 S­14 

ι Τ I I I I τ 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

VALOR MEDIO 

Na20 

K20 

H20+ 

Figura V­31 
Análisis químico de la muestra total. 

+ 

­f 

% 

70 

60 

50 

40 

30 

­

­

?0j 

L 

10 

4­

* 

? 
η 
S­8 S­7 S­9 S­10 S­11 S­1 S­2 S­12 S­13 S­14 

1 

1 

I 

T 

+ 

* 

7 

+ 

* 

f 

Jí 

V 

ν 
1 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

VALOR MEDIO 

+ Si02 

* AI203 

Fe203 

Figura V­32 
Análisis químico de la fracción arcilla. 

­ 7 6­

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

if 

* 

­Τ­

Ι 

χ 

* 
* 

% 

8 

7 

-

6 

f 

Ì 

5 

4 

3 

2 

* 

Ψ 

* 

* 

* 

+ 

1 
n 
Ι 
S­8 S­7 S­9 S­10 S­11 S­1 S­2 S­12 S­13 S­14 

+ 
ι 

ι 

Ι 

* 

+ 

Ι 

ι 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

VALOR MEDIO 

+ CaO 

MgO 

Figura V­33 
Análisis químico de la fracción arcilla. 

χ 

Χ 

χ 

χ 

χ 

χ 

% 

0 

) 
: 
­

8 

6 

4 

2 

t 
­

* 
ι 

1 
* 

t 

t 

ι 

η 
S­8 S­7 S­9 S­10 S­11 S­1 S­2 S­12 S­13 S­14 

ι 

+ 
* 
ι 

— *— 

+ 
* 
ι 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

VALOR MEDIO 

Na20 

K20 

H20* 

Figura V­34 
Análisis químico de la fracción arcilla. 

77 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

ppm 

300 

S-8 S-7 S-9 S-10 S-11 S-1 S-2 S-12 S-13 

^rna-i 

ro~ 
S-14 

SITUACIÓN RELATIVA DE LAS MUESTRAS 

Ba 

Pb 111 Zr/10 

Sn 

Mo 

Figura V-35 
Elementos traza (Ba, Pb, Zr/10, Sn, Mo). 

ppm 

160 

140 

120 

100 

80 h 

60 

40 

20 

O 

*: 

-8 S-7 S-9 S-10 S-11 S-1 S-2 S-12 S-13 S-14 
S I T U A C I ÓN RELATIVA DE L AS M U E S T R AS 

J ι  jj 

jj 

Cu 

Ni 

Cr 

Β 

Figura V-36 
Elementos traza (Cu, Ni, V, Cr, Β). 

78 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de  Archidona" 

% DE  AMORFOS 

S-8 

S-7 

S-9 

S-10  S-11 

S-1 

S-2 

S-12  S-13  S-14 

SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

Si02 

AI203 

Fe203 

Figura V-37 
Muestra total. Contenido en amorfos. 

%  DE  AMORFOS 

S-8 

S-7 

S-9 

S-10  S-11 

S-1 

S-2 

S-12  S-13 

S-14 

SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

S¡02 

AI203 

Fe203 

Figura V-38 
Fracción arcilla. Contenido en amorfos. 

- 79 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

1g/40ml 

2g/40ml 

3g/40ml 

4g/40ml 

S-8 

^ S -7 

S-9 

S-10 

S-11 

Figura V-39 
Conductividad del extracto acuoso. 

1g/40ml 

2g/40ml 

3g/40ml 

4g/40ml 

S-1 

- i-  s_2 

- *-  s-12 

S-13 

S-14 

Figura V-40 
Conductividad del extracto acuoso. 

80 

V. Yacimiento  de bentonita  "Cortijo de  Archidona" 

S-8  S-7  S-9  S-10  S-11  S-1  S-2  S-12  S-13  S-14 
SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

%  EQU.  DE  SALES  *10 

pH 

Figura V-41 
Conductividad del extracto acuoso. 
(El porcentaje equivalente de sales se ha multiplicado por 10 para su mejor observación en el gráfico). 

- 81 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

S­8 S­7 S­9 S­10 S­11 S­1 S­2 S­12 S­13 S­14 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

VALOR MEDIO 

+ Si­VI 

* AI­IV 

x AI­VI 

Figura V­42 
Fórmulas estructurales. 

1.2 

1 F 
-.; 

■·■ 

0,8 

0,6 

0.4 

­

'" 

0 . 2­

* 

X 

­τ­

oL 
S­8 

ι 
S-7 

* 

X 

Χ 

­Γ­

Ι 

­Γ­

Ι 

* 

Χ 

J­

I 

S-9 

S-10 

S-11 

* 

χ 

­Ι­

* 

y. 

­Τ­

Ι 

S-1 

Ι 

S-2 

* 

­Γ­

Ι 

* 

Χ 

•Γ­

Ι 

ίί 

:c 

--

S-12 

S-13 

S-14 

SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

VALOR  MEDIO 

+  Fe-VI 

Mg-VI 

X -*  (CARGA  TOTAL) 

Figura V-43 
Fórmulas estructu rales. 

82 

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

m2/g 

800 

600 

400 

200 -

144 

120 
192 
TIEMPO  EN  HORAS 

168 

216 

240 

264 

S-8 

S-7 

- « - S -9 

S-10 

S-11 

Figura V-44 
Muestra total. Area superficial (m Ig). 

144 

120 
TIEMPO  EN  HORAS 

168 

192 

264 

S-1 

-·—  S-2 

* - S - 12 

S-13 

S-14 

Figura V-45 
Muestra total. Area superficial (m lg). 

83-

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

Na 

K 

Ca 

Mg 

Figura V-46 
Muestra total. Cationes cambiables. 

SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

13  S-14 

Na 

K 

Ca 

Mg 

Figura V-47 
Fracción arcilla. Cationes cambiables. 

84-

V. Yacimiento de bentonita "Cortijo de Archidona" 

S-8 

S-7 

S-9 

S-10 

S-11 

S-1 

S-2 

S-12 

S-13 

S-14 

SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

CCC DE LA M. TOTAL 

CCC DE F. ARCILLA 

Figura V-48 
Capacidad de cambio. 

S-8 

S-7 

S-9 

S-10 

S-11 

S-1 

S-2 

S-12 

S-13 

S-14 

SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

% SAT.  M.  TOTAL 

-*—  % SAT. F.  ARCILLA 

Figura V-49 
Porcentaje  de saturación. 

85 

VI. Yacimiento de bentonite "Los Trancos" 

VI 

YACIMIENTO DE BENTONITA 
"LOS TRANCOS" 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

VI.1 La Sierra de Gata 

Constituye la formación volcánica fundamental de 
la región de Cabo de Gata, Almería. Está constituida 
por una cadena de manifestaciones eruptivas, con di­
rección SW­NE, que corren paralelas a la costa, des­
de el Faro de Cabo de Gata hasta la Mesa de Roldan, 
al sur de Carboneras. Alcanza una longitud de 30 Km 
con una anchura media de 9 Km. 

En Sierra de Gata se encuentran representados, 
prácticamente, todos los episodios volcánicos, tectó­
nicos, sedimentarios e hidrotermales característicos 
de toda la región, por lo que no se repiten aquí las 
consideraciones recogidas en el capítulo "Encuadre 
Geológico de la región del Cabo de Gata". 

Para el caso presente sólo cabe resaltar algunas ca­
racterísticas de la zona norte de Cabo de Gata, donde 
se ubica el yacimiento de Los Trancos, objeto de este 
capítulo. 

El volcanismo de esta zona norte está dominado 
por materiales de edad Burdigaliense, intermedios 
entre los de la zona sur (Preburdigaliense) y los de la 
zona de Rodalquilar (Tortoniense­Helveciense) (Bor­
det, 1985). 

Hay tres materiales característicos de esta zona: 

a) Tobas poligénicas ácidas 

b) Dacitas anfibólicas 

c) Andesitas anfibólicas 
Los materiales bentoníticos de la zona están, en ge­
neral, asociados a zonas de fracturación de los mate­
riales más antiguos (tobas poligénicas y aglomerados 
dacítico­anfibólicos). 

El color de todas las bentonitas de la zona norte de 

Sierra de Gata es de tonos claros, casi blancos. Tie­
nen una textura muy diversa, predominando la terro­
sa, y sin llegar a tener el aspecto céreo de las bentoni­
tas de Archidona en la Serrata de Níjar. 

Las reservas estimadas de bentonita en toda la zona 

son muy superiores a las existentes en la Serrata de 
Níjar. 

VI.2 Selección del yacimiento 

de "Los Trancos" 

Dentro de la zona norte de Sierra de Gata se han 
estudiado, a lo largo del tiempo, numerosos yaci­
mientos de bentonita, entre los que cabe destacar los 
siguientes (ver fig. VI­1A en Anexo): 

■ Mata Lobera (Caballero, 1985; Caballero et al. 

1985). 

■ Rambla Vieja (Caballero, 1985; Caballero et 

al. 1985). 

■ Rambla de Agua Amarga (Reyes, 1977) 

■ Rincón de las Caleras (Reyes, 1977). 

■ Los Trancos (Linares, 1963; Martín Vivaldi y 

Linares, 1968); Reyes, 1977). 

■ Jayón (Reyes, 1977). 

■ Pozo Userò (Reyes, 1977). 

■ La Valentina (Reyes, 1977). 

■ Majada de las Vacas (Martín Vivaldi y Linares, 

1968; Reyes, 1977). 

■ Plomo (Reyes, 1977). 

■ Cala Montoya (Reyes, 1977). 

■ Bornos (Reyes, 1977). 

■ Hortichuelas (Reyes, 1977). 

Estos yacimientos presentan reservas muy variadas 

y tienen en ocasiones bentonitas con características 
poco favorables para su empleo industrial (presencia 
de ilita o interestratificados, bajos contenidos en es­
mectita, presencia de minerales fibrosos, etc). En mu­
chas ocasiones, son meras curiosidades mineralógi­
cas o geoquímicas. Por otro lado, la accesibilidad es 
complicada en alguno de ellos. 

De entre todos los yacimientos citados destaca el 
de Los Trancos, que no posee ninguno de los incon­
venientes citados. Sus bentonitas vienen explotándo­
se ininterrumpidamente desde hace más de treinta 
años y se utilizan, fundamentalmente, para la elabo­
ración de "tierras decolorantes activadas". Las reser­
vas estimadas superan los dos millones de toneladas, 
que pueden aumentarse considerablemente con los 
actuales trabajos mineros. 

El yacimiento de Los Trancos, como se indicará 
después, es, probablemente el yacimiento más "sui 
generis" de toda la región. Así, las bentonitas son de 
un alto contenido en esmectita, poseen alta capacidad 
de cambio de bases y alta superficie específica, y, no 
obstante, carecen de buenas propiedades coloidales. 
Es decir, no dispersan bien en agua y suministran vis­
cosidades muy bajas. El carácter beidellítico de bue­
na parte de las bentonitas puede ser una de las causas 
de este comportamiento, al que hay que unir las pe­
queñas cantidades de sílice amorfa siempre presen­
tes, que pueden actuar como aglomerantes de partícu­
las más finas de esmectita. 

El yacimiento de Los Trancos está situado a 8 Km 
al noroeste de la localidad de Fernán Pérez (Hoja de 
Carboneras, NQ 1046 del IGN). 

89 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

VI.3 Antecedentes sobre 

las bentonitas de "Los Trancos" 

El primer muestreo  del yacimiento,  para fines  cien 
tíficos,  se  realizó  en  los  años  1957-58  por  los  Profs. 
Martin Vivaldi, Cano y Fontboté. Las muestras  selec 
cionadas  fueron  estudiadas  por  Linares  (1963)  y 
Martín  Vivaldi  y  Linares  (1968).  El  muestreo  tuvo 
como  objetivo  el  estudio  de  materiales  en  diferente 
grado  de alteración. Por este motivo  sólo se tomó  una 
muestra  que puede  ser considerada  como  la bentonita 
típica  del  yacimiento  de  aquella  época,  el  resto  eran 
bentonitas  o rocas  alteradas  con  poca  esmectita.  Las 
características determinadas para dicha bentonita  fue 
ron las siguientes: 

a)  Composición  mineralógica:  98%  de  esmectita, 

1%  de cuarzo y  1% de plagioclasa. 

b)  Capacidad de cambio de bases: 97.8 meq/100g. 

c)  Cationes  de  cambio  (meq/100g):  59,7  de  Na, 

26,4 de Mg,  10,5 de Ca y 5,1  de K. 

d)  Sílice amorfa:  1,75% 

e)  Area superficial:  795 m"/g. 
La  fórmula  estructural  de  la  esmectita  correspon 

diente fue  la siguiente: 

[Sil.360 A/0,640V [A/3,180 ^0,320 MgQfål] X^OJÓñ 

O20 (OH)4 

con una  carga octaédrica  de 0,126  y una  suma  de ca 
tiones  octaédricos  de  4,187.  La  esmectita  fue  clasifi 
cada, por tanto, como  beidellita. 

A  la  vista  de resultados  posteriores,  extraña  el  alto 
contenido  en  Na  de  cambio  observado.  Es  probable 
que  al  ser  una  muestra  superficial  de  los  comienzos 
de  la  explotación,  estuviese  contaminada  con  sales 
marinas, transportadas  por la lluvia. Hay que tener en 
cuenta  que  el  mar  dista  tan  solo  unos  6  Km  en  línea 
recta desde el yacimiento. 

Los  autores  citados  encontraron,  además,  en  el  ya 
cimiento  un  material  rosado  que  aparecía  rellenando 
fisuras  en  la masa de bentonita.  Este material  fue  ca 
racterizado  como  un  intercrecimiento  al  azar  de  se-
piolita-paligorskita  (Linares y Martin  Vivaldi,  1962). 
La  estructura  desordenada  en  mosaico  postulada  en 
tonces  ha  sido  apoyada  por  varios  autores  (Bailey, 
1973;  Brindley  y Brown,  1980). 

Durante  los  años  1973  a  1975  se  emprendió  un 
muestreo  sistemático  de  los  yacimientos  de  la  zona 
norte  de  Sierra  de  Gata.  Entre  ellos  se  incluyó  el  de 
Los  Trancos.  Con  motivo  de  este  trabajo  se  realizó 
un  muestreo tridimensional  de la parte central de este 

yacimiento  que  se  esquematiza  en  la  Figura  VI-2 
(Reyes,  1977; Reyes et al.  1979b). Los resultados  del 
estudio  de  las  veinticinco  muestras  seleccionadas  se 
recogen en las Tablas VI-A/H. 

Pueden  observarse  los altos porcentajes  de esmecti 
ta en  las bentonitas  y la gran  variabilidad  en  su  com 
posición  química,  ya que existen términos  montmori-
lloníticos de muy  baja  carga  tetraèdrica  (0,042)  hasta 
beidellitas con alta carga tetraèdrica (0,826). 

Por  otra  parte,  más  del  50%  de  las  posiciones  de 
cambio están ocupadas  por Mg, le sigue el Ca con  un 
38%  y el Na con  15%, como valores medios. El K es 
accesorio. 

Dado  el  doble  carácter  de  las  esmectitas,  se  han 
reevaluado  los  datos  para  obtener  las  características 
medias  de cada esmectita.  De  acuerdo con la  fórmula 
estructural  se  han  encontrado  12  muestras  de  tipo 
beidellita  y  13  de  tipo  montmorillonita.  Los  resulta 
dos obtenidos  se muestran en las Tablas VI-E/H. 

Al  comparar  los  resultados  de  las  bentonitas  con 
esmectitas  montmorilloníticas  o  beidellíticas  se  pue 
den destacar los siguientes aspectos: 

a)  La capacidad  de cambio  es ligeramente  superior 

en las montmorillonitas. 

b)  No  hay  variaciones  importantes  en  los  cationes 

de cambio. 

c)  La  sílice  amorfa,  el  pH,  el  área  superficial  y  el 
tamaño  cristalino  son  también  algo  superiores 
en las muestras que contienen  montmorillonita. 

d)  Teniendo  en  cuenta  la  distribución  tridimensio 
nal  de  las  muestras,  se  observa  una  tendencia  a 
aumentar  las  beidellitas  hacia  la  zona  del  yaci 
miento más cercana al Cortijo  de Pozo Userò. 

En estos estudios  se llegó  a la conclusión  de que el 
origen  de las bentonitas  del yacimiento  de Los  Tran 
cos  se  debió  a  una  alteración  hidrotermal  de  tobas 
volcánicas ácidas, en las que se produjo  una gran  pér 
dida de sílice y en menor proporción  de alcalinos. 

Con  objeto  de  conocer  las  temperaturas  de  forma 
ción  de  las  bentonitas,  Leone  et  al.  (1983)  realizaron 
un  estudio  de la composición  isotòpica,  en  oxígeno  e 
hidrógeno, de las esmectitas  de este yacimiento, entre 
otros (Tabla VI-I). Se concluyó  que la temperatura  de 
alteración  debió  ser  de  unos  70°C  o  algo  superior  y 
que  el  origen  de  las  soluciones  debió  ser  meteòrico. 
Incluso,  Caballero  et  al.  (1985),  a partir  de los  iones 
retenidos  en  las  bentonitas,  postularon  que  la  solu 
ción  hidrotermal  de alteración  en este yacimiento  de 
bió ser de tipo bicarbonatado-cálcico  (Tabla VI-J). 

90 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

Linares et al. (1987), al estudiar  la movilidad  de los 
elementos  traza  durante  la  formación  de  bentonita, 
incluyen  en  su  trabajo  siete  muestras  de  este  yaci 
miento. Los  datos obtenidos  para  los elementos  traza 
se muestran  en la Tabla  VI-K. 

Una de las conclusiones que se obtuvieron  en  dicho 
trabajo  fue  que  la mayor  parte  de los elementos  traza 
de la roca  original quedan  retenidos  en  las  esmectitas 
durante  el  proceso  de  alteración  hidrotermal.  Así 
mismo,  encontraron  que  las  pérdidas  de  elementos 
son mayores  en  las rocas  originales  ácidas que  en las 
básicas. 

Del  conjunto  de  resultados  obtenidos  en  el  yaci 
miento  de Los  Trancos por nuestro grupo  desde  hace 
mas  de  30  años, ha quedado  patente que  debió  origi 
narse  por  la  acción  de  soluciones  hidrotermales  me 
teóricas que  actuaron  a temperaturas  algo inferiores  a 
100°C.  La  heterogeneidad  de  las  tobas  originales  y 
las  posibles  variaciones  de  temperatura  han  podido 
causar  la  existencia  conjunta  de  beidellitas  y  mont 
morillonitas. 

VI.4 Geología  del yacimiento 

de "Los Trancos" 

Vl.4.1 Cartografía 

En las Figuras  VI-IB, VI-1C y  VI-ID  (ver  Anexo) 
se  muestran  la  cartografía  geológica  de  la  zona  del 
yacimiento  de "Los Trancos"  y algunos  cortes geoló 
gicos representativos. 

VI.4.2  Descripción  de  materiales 

A  continuación  se  relacionan  los  materiales  desde 

los más modernos a los más antiguos. 

Calizas miocénicas 

Se  pueden  distinguir  varios  niveles.  El  inferior  es 
taría  formado  por  un  conglomerado  basai  en  el  que 
aparecen  cantos  volcánicos  y  calcáreos  cementados 
por carbonato  con  tonalidades  rojizas.  Posteriormen 
te aparece  un  complejo  arrecifal  calcarenítico  menos 
compacto  que  el  anterior  y  con  tonalidades  más 
blanquecinas,  que  presenta  una  estratificación  mejor 
definida,  en  capas  de  50  a 60  cm  de  espesor  con  la 
minación  paralela.  Localmente  presentan  enriqueci 
mientos  organógenos  de  briozoos,  algas rojas,  lame 
libranquios etc. 

En  la  base  de  todo  este  complejo  aparece,  en  pun 
tos  muy  localizados,  una toba  calcárea  blanca  y  muy 
poco compacta. 

Aglomerados y andesitas anfibólicas 

Se trata  de un pequeño  afloramiento  que  aparece  al 
nordeste  de  la  zona  cartografiada.  Presentan  colores 
grises  oscuros  y cristales  prismáticos  de  anfíbol  y  pi-
roxenos, estos últimos en menores cantidades, englo 
bados  en  una  matriz  más  vitrea.  En  la  base  tiene  es 
tructura  menos  compacta,  de  carácter  aglomerático 
con cantos cementados por una matriz  tobácea. 

Aglomerados y dacitas anfibólicas 

Presentan  tonalidades  rojizas  debido  a la  alteración 
superficial,  si  bien  en  corte  fresco  muestran  colores 
beige  y  grisáceos.  Se  observan  cristales  de  anfíbol  y 
plagioclasa  y  mucho  menos  abundantes  de  biotita, 
englobados  en  una  matriz  más  vítrea  o  microcristali-
na. La base  de estos materiales  es brechoide  con  can 
tos heterométricos, con tamaños que  oscilan  de centi-
métricos  a  decimétricos.  Se  observan  transiciones 
hacia  rocas  mucho  más  masivas  pero  con  idéntica 
composición. 

Aglomerados y tobas  poligénicas 

Son  tobas  de  color  gris  claro  ceniciento.  Presentan 
cantos de distinta naturaleza,  dacítica y andesítiea, en 
una  matriz  cinerítica  o  tobácea  fina,  siendo  los  más 
numerosos  los  cantos  andesíticos  de  pequeño  tama 
ño,  con  tonalidades  grises  más  o  menos  oscuras  en 
los que  se observan  principalmente  plagioclasas y pi-
roxenos englobados en una pasta vitrea. 

Localmente  se  presentan  pequeños  afloramientos 
más compactos  y con  estructura aglomerática,  así co 
mo zonas con tonalidades más claras, casi blancas, de 
tobas sin cantos y tamaño de grano más  fino. 

Vl.4.3 El yacimiento de bentonita de 
"Los Trancos" 

El  yacimiento  de  Los  Trancos  se  encuentra  encla 
vado  al noreste de la Sierra de Gata,  aproximadamen 
te  a  8  Km  de  Fernán  Pérez,  en  la  hoja  1046  del  IG-
ME,  correspondiente  a Carboneras  escala  1:50.000 y 
en los cuadrantes I y II de las hojas  1:25.000 de Cam-
pohermoso  y  Carboneras  respectivamente,  del  IGN. 
(Figuras VI-3 y VI-4 del  Anexo). 

La  zona  está  muy  fracturada  y  el  yacimiento,  el 
más grande  de la región  de  Cabo  de Gata,  se  encuen 
tra relacionado con dos grandes fracturas  de direccio-

91 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

nes  N IOE  y  N60E,  y  con  una  red  de  fracturas  más 
pequeñas que complican  su estructura. 

Los materiales  originales  debieron  ser tobas poligé 
nicas  y  aglomerados  dacíticos  de naturaleza  riolítica. 
Las bentonitas  son de color blanco  muy  puro,  si bien 
localmente  pueden  aparecer  con  coloraciones  amari 
llentas o rosadas. 

La esmectita es el componente  mayoritario  en estos 
materiales, aproximadamente  el 98% como  valor me 
dio.  Como  minerales  accesorios  se  observan  algo  de 
cuarzo, plagioclasa  y mica (Reyes  1977; Reyes et al., 
1978 a y b; Reyes et al.,  1979b). 

Las esmectitas  son dioctaédricas,  fundamentalmen 
te montmorillonita,  aunque localmente aparecen  tam 
bién  beidellitas. En  conjunto,  corresponden  a esmec 
titas de tipo Wyoming  según  la clasificación  de Grim 
yKulbicky(1961). 

Las  soluciones  hidrotermales  que  dieron  lugar  a  la 
bentonitización  de los materiales  piroclásticos  fueron 
de origen meteórico, procedentes  de Sierra Alhamilla 
y  Cabrera  con  temperaturas  que  oscilaron  alrededor 
de  los  70°C  (Leone  et  al.,  1983;  Caballero  et  al., 
1985b). 

Las  prospecciones  realizadas  hasta  el  momento 
aseguran  unas  reservas  mínimas  de  millón  y  medio 
de Tm., si bien  los sondeos nunca han llegado  al  fon 
do de los materiales bentonitizados. 

VI.5 Muestreo de bentonitas 

La  orientación  del  muestreo  ha  tendido  a incluir  la 
mayor  variabilidad  posible  de las muestras. En  gene 
ral  presentan  gran  homogeneidad,  son  bentonitas 
muy  puras,  de  color  esencialmente  blanco,  aunque 
pueden  observarse  pequeñas  laminillas  de  biotita 
muy  diseminadas.  Son  menos  compactas  que  las  de 
la  Serrata  de Níjar  y  tienen  una estructura  más  o me 
nos granulosa y deleznable. 

La  superficie  muestreada  es  de  aproximadamente 
15.000 nr.  Las condiciones  ambientales  así como  las 
labores  de  desmonte  impidieron  abarcar  mayor  su 
perficie  de  muestreo,  teniendo  que  restringirlo  a  1/3 
de la longitud  total  del  yacimiento.  El resto  del yaci 
miento  está formado  por los nuevos frentes  que están 
abriéndose. 

Se tomaron  las muestras: 

T: 3  ,4  ,15  ,16,17 

,  18,19,20,21 

y 22 

Para mayor  detalle ver Figura  VI-5  del  Anexo  rea 

lizada a escala 1:1000. 

La  explotación  de  este  yacimiento  se  caracteriza 
por  su  gran  dinamismo.  Las  labores  de  desmonte  de 

coberteras  y  de  apertura  de  nuevos  frentes  es  muy 
frecuente  en los últimos tiempos, por lo que es prácti 
camente  imposible  ofrecer  una  panorámica  completa 
del yacimiento. 

La  zona  de  Los  Trancos  posee  una  particular  com 
plejidad  estructural.  Es  probable  que,  a  medida  que 
avancen  los  recientes  trabajos  de  laboreo,  se  pueda 
obtener  un  cuadro  más  documentado  sobre  los  con 
troles  geológicos  del  yacimiento,  tanto  a nivel  gene 
ral como  de detalle. 

Un  problema grave que presenta este yacimiento  es 
su  alta capacidad  de retención  de agua  de  lluvia,  mo 
tivada  por  la impermeabilidad  del  material  bentoníti-
co y por la especial  configuración  topográfica  del ya 
cimiento.  Por  ello, en  épocas  lluviosas  no  es  posible 
el trabajo  minero. 

Durante  el  muestreo  de  finales  de  1988  se  encon 
traron  serias  dificultades  para  hacer  un  muestreo  ex 
haustivo  del  yacimiento,  ya que en  esas  fechas  se es 
taba  en  plena  labor  de  desmonte  en  la  zona  de 
apertura  de  nuevos  frentes.  Por  esta  razón  hubo  que 
limitarse  a  muestrear  la  parte  occidental,  que  es  la 
más  antigua  e  importante,  mientras  no  se  descubran 
completamente los nuevos  frentes. 

Las  muestras  se  tomaron  con  pala  excavadora  si 
guiendo  un  itinerario  SW-NE,  que  es  el eje  del  yaci 
miento, a intervalos de 30-40 metros.  Posteriormente, 
se envasaron  y enviaron  a la factoría  de Minas de Ga-
dor  en  Yuncos  para  su  homogeneización.  Este  trata 
miento  consistió en una  laminación  entre rodillos  pa 
ra  deshacer  los bloques  de bentonita.  De  cada una  de 
las  diez  muestras  recogidas  existen  en  nuestro  poder 
unos  20 kg y  sobre  150 kg  se encuentran  depositadas 
en el  CIEMAT. 

En  las Figuras VI-6  a VI-15  del Anexo  se  exponen 

los distintos puntos de recogida de las muestras. 

VI.6 Datos Analíticos 

VI.6.1  Análisis granulométrico 

En  las Tablas  VI-L/Ñ  y  en  las  Figuras  VI-16/17  se 

muestran  los resultados del análisis  granulométrico. 

El  primer  detalle  que  se  observa  es  la  alta  propor 
ción de arenas y limos y la baja  proporción  de  arcilla, 
que  contrasta  con  los  resultados  del  análisis  minera 
lógico. Según  los datos  de difracción  de rayos X,  que 
se  mostrarán  después,  el  porcentaje  mínimo  de  es 
mectita  en las bentonitas  de Los Trancos  es del 93%; 
según  esto,  solo  podrían  existir  cantidades  de  arena 

92 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

inferior  al 7% y,  sin embargo, hay muestras que  con 
tienen más del 10%. 

A  la vista  de  estos  hechos  se  ha realizado  un  estu 
dio  microscópico  de  las  arenas  y  limos  de  las  bento 
nitas.  En  todos  los  casos  se  han  observado  cristales 
de  cuarzo,  feldespatos  y  biotita.  Pero  junto  a  estos 
minerales  aparecen  unos  granos  blanquecinos  sin  há 
bito  característico,  que  podrían  confundirse  con  res 
tos de vidrio  volcánico  alterado, aunque no  presentan 
ninguna  de  sus  características  propias.  Para  compro 
bar si efectivamente  existen fases no cristalinas, se ha 
efectuado  un difractograma  de las muestras donde es 
te  material  blanquecino  es  más  abundante,  concreta 
mente en las fracciones  arena fina. El resultado  de es 
te  análisis  difractométrico  ha  revelado  que  este 
material  está  constituido  por  esmectitas  en  muy  alta 
proporción,  con  cantidades  mínimas  de cuarzo  y  fel 
despatos;  no  aparecen  bandas  de  material  vitreo.  Por 
consiguiente,  hay  que  admitir  que  la  mayor  parte  de 
las  arenas  y,  prácticamente,  todos  los  limos  están 
constituidos  por  agregados  compactos  de  láminas  de 
esmectita. 

De acuerdo con  la literatura  (Grim y Güven,  1978), 
podría  tratarse  de  bentonitas  globulares,  tipo  Otay, 
que conservan  el hábito  del material  vitreo  volcánico 
original.  A  estas  estructuras  de  agregación  contribu 
ye, según  dichos autores, la sílice más o menos  amor 
fa que acompaña a estas esmectitas. 

Este último hecho puede explicar el  comportamien 
to anómalo  que  se observa en  los análisis  granulomé 
trico s  de  algunas  muestras,  realizado  usando  como 
dispersante  carbonato  sódico  (Tablas III y IV). Al ser 
en este caso el pH algo  superior  al de  hexametafosfa-
to  sódico,  pueden  haberse  liberado  durante  la  agita 
ción  pequeñas  cantidades  de  silice, que han  favoreci 
do  la  formación  de  agregados  y  el  aumento  de  las 
fracciones  arena, especialmente en las muestras T-4 y 
T-16.  En  el  resto  de  las  muestras  no  se  observan 
cambios  destacables. 

Si  se  consideran  los  datos  obtenidos  en  función  de 
la situación relativa de las muestras en el yacimiento, 
se  observa  que,  concretamente,  la  arena  tiende  a  de 
scender  desde el Oeste hacia el centro  del  yacimiento 
para  luego  aumentar  en  dirección  Este  (análisis  con 
hexametafosfato).  Es  decir,  parece  existir  una  "dis 
continuidad"  entre  las  muestras  18  y  19 y  las  mues 
tras  3  y  4.  Una  situación  inversa  se  observa  para  las 
fracciones  limo,  mientras  que  la  arcilla  varia  más  o 
menos al azar. 

Todo  lo expuesto  permite concluir  que  las bentoni 
tas  del yacimiento  del Los Trancos  tienen  serios pro 
blemas  de  dispersión,  lo  que  implica,  como  se  verá 

más  adelante,  que  tengan  dificultades  de  hidratación 
o que  tengan  superficies  específicas  algo  inferiores  a 
lo  normal.  Asimismo,  existen  indicios  de  un  posible 
cambio  textural  que  divide  al  yacimiento  en  dos  zo 
nas, una oriental y otra  occidental 

VI.6.2  Análisis mineralógico 

por difracción de rayos X 

En  la Tabla  VI-0  y  en  las  Figuras  VI-18/19  se  re 
cogen  los  resultados  obtenidos  para  la  muestra  total 
de cada una de las bentonitas. 

Pueden  observarse  los altos porcentajes  de esmecti 
ta (Tabla VI-O), que oscilan entre el 93 y el 99%. Así 
mismo,  existen  muy  pequeñas  cantidades  de  cuarzo 
y  plagioclasa,  como  reliquias  del  material  volcánico 
original,  y  cantidades  muy  bajas  también  de  cristo 
balita  de  baja  temperatura,  como  material  secunda 
rio.  En  todas  las  muestras  existe  biotita  a  nivel  de 
traza  (  1%).  También  existen  trazas de calcita  en  dos 
muestras. 

El  tamaño  de  los  cristales  de  esmectita,  según  el 
eje  "c", determinado  por la ecuación  de  Scherrer,  os 
cila  entre  37  y  55  Å,  lo  que  indica  que  se  trata  de 
cristales  de  cuatro  o  cinco  láminas  unitarias  por  tér 
mino  medio. 

Todas las esmectitas son dioctaédricas, a juzgar por la 

reflexión  (060), que posee un valor en torno a 1,49 A. 

En  la Tabla VI-P  se muestra  el  análisis  mineralógi 
co de la fracción  menor de 2 mieras. Como puede ob 
servarse,  no  se  han  detectado  fases  distintas  a  la  es 
mectita  en  cantidad  cuantizable.  Las  esmectitas,  en 
todos  los  casos,  hinchan  normalmente  con  etilengli-
col  a  17 Å,  por  lo que no cabe pensar  en  la  presencia 
de fases  interestratificadas. 

Estos  resultados  concuerdan  perfectamente  con  los 
obtenidos previamente por los investigadores del gru 
po.  Tanto  la  composición  mineralógica  como  el  ta 
maño de esmectita son coincidentes. 

En  cuanto  a la  situación  relativa  de las muestras  en 
el yacimiento  (Figuras VI-18  y VI-19), sólo se obser 
va una ligera tendencia  a descender  la esmectita en  la 
parte  oriental  del  yacimiento  (muestras  20  a 22).  En 
estas  muestras  aumentan,  en  consecuencia,  los  por 
centajes  de cuarzo y  plagioclasa. 

Como  se  indicará  más  adelante,  se  ha  encontrado 
que  la mitad  de las muestras  contienen  una  esmectita 
de tipo beidellita  y la otra mitad  de tipo  montmorillo 
nita.  Aunque  no  se han  observado  variaciones  mine 
ralógicas  en  las  fases  acompañantes,  sí existe una  di 
ferenciación  en  los  tamaños  de  dichas  esmectitas. 
Así, las montmorillonitas  son  de  tamaño  ligeramente 

93 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

superior a las beidellitas (Tabla VI­Q), en pleno 
acuerdo con los resultados anteriores de Reyes 
(1977) y Reyes et al (1979). 

VI.6.3 Análisis químico 

Vl.6.3.1 Elementos mayores 

En las Tablas VI­R y VI­S se recogen los resulta­
dos del análisis químico correspondiente a la muestra 
total y a la fracción menor de dos mieras. Existe en­
tre ambas una gran similitud, dada la escasísima pro­
porción de minerales accesorios que contiene la 
muestra. 

Puede observarse que hay dos tipos de muestras: 
unas con contenidos de sílice superiores al 55% y 
otros con contenidos más bajos. Como se verá más 
adelante, corresponden, precisamente, a las bentoni­
tas con esmectitas tipo montmorillonita y tipo beide­
llita, respectivamente. 

El contenido en hierro es muy constante y puede 
considerarse bajo si se le compara con las bentonitas 
de otros yacimientos. Por el contrario, el magnesio es 
algo alto. Como en otras ocasiones, estas cantidades 
de magnesio, muy superiores a las que cabría esperar 
de un producto de alteración de rocas acidas, debe 
proceder del aporte suministrado por la solución hi­
drotermal (Reyes, 1977; Caballero, 1985; Linares, 
1987). 

Otro hecho que hace pensar en componentes beide­
llíticos es el alto contenido en HiO(+) que se observa 
en la mayoría de las muestras. Este aumento genera­
lizado podría indicar que, aún cuando se clasifique a 
una muestra como montmorillonita, es posible que a 
microescala sea realmente un término de la serie 
montmorillonita­beidellita. 

Los análisis obtenidos, tanto para la muestra total 

como para la fracción fina, están de acuerdo con 
otros resultados previos de este yacimiento. Sólo se 
puede destacar, como hecho diferenciador, que el 
hierro y magnesio son ligeramente superiores en las 
muestras actuales. 

Vl.6.3.2 Elementos traza 

En la Tabla VI­T y en la Figura VI­20 se muestran 

los resultados obtenidos, expresados en ppm sobre 
muestra seca a 105°C. 

Al ser la composición mineralógica tan uniforme, 
no se han realizado ensayos de correlación estadística 
entre minerales y elementos traza. Sin embargo, las 
muestras 21 y 22, que son las que contienen menor 

porcentaje de esmectita (93%), contienen cantidades 
algo inferiores de vanadio. 

Si se comparan estos resultados con otros previa­
mente obtenidos (Linares et al, 1987) se observan al­
gunas pequeñas diferencias. El Bario es anormalmen­
te alto en las muestras 4, 19, 10, y 22; el resto de las 
muestras contienen proporciones similares a las ya 
determinadas. El Zirconio es algo inferior en las 
muestras actuales, mientras que Estaño y Cobre son 
siempre algo superiores. Los elementos Boro y Plo­
mo poseen concentraciones similares a las determina­
das previamente (Tabla VI­U de la primera parte). 

Estas diferencias no deben ser consideradas impor­

tantes. En efecto, los contenidos de Ba, Cu, Β y Pb 
son normales para bentonitas que proceden de rocas 
volcánicas ácidas. Las variaciones observadas caen 
dentro de los márgenes establecidos para estas rocas 
y pueden deberse al carácter heterogéneo de los ma­
teriales piroclásticos originales (Wedepohl, 1969­78). 
Sólo son extraños los altos valores observados en el 
Sn; incluso el valor medio de 12 ppm encontrado 
previamente (Tabla VI­U de la primera parte) supera 
el contenido normal de las rocas ácidas, que es del 
orden de 4 ppm como máximo. Dada la alta movili­
dad del Sn puede que haya sido aportado por la solu­
ción hidrotermal alteradora. 

Finalmente, hay que indicar que la ausencia de va­

riaciones apreciables en el contenido en elementos 
traza entre las muestras que contienen beidellita o 
montmorillonita (Tabla VI­U), puede considerarse 
una prueba de que no han debido existir variaciones 
de quimismo en la roca volcánica original de las ben­
tonitas. Si procediesen de rocas distintas, el quimis­
mo, a nivel de trazas, también sería distinto. Lógica­
mente, tampoco se observan variaciones en el 
contenido en elementos traza cuando se tiene en 
cuenta la posición relativa de las muestras en el yaci­
miento (Figura VI­20). 

Vl.6.3.3 Amorfos 

En la Tabla VI­V y en la Figura VI­21 se muestran 
los resultados obtenidos en la determinación de fases 
amorfas de sílice, hierro y aluminio. 

La sílice es, excepto en una muestra (T­21), infe­
rior al 1% en la muestra total. En la fracción fina es 
menor aún su cantidad. Las bentonitas que contienen 
montmorillonita son ligeramente más ricas en sílice 
amorfa que las que contienen beidellita. 

Las cantidades de hierro y aluminio amorfos son 
mucho menores; normalmente el contenido en hierro 
es del orden de la mitad que el aluminio y no existen 
diferencias entre las bentonitas con beidellita o con 

94 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

montmorillonita.  En  la  fracción  fina,  desciende  la 
cantidad  de  aluminio  amorfo,  mientras  que  el  hierro 
se conserva constante, con una concentración  entre el 
0,06 y 0,07% (Tabla V-W). 

Los  porcentajes  relativos  de  las  tres  fases  amorfas 
indica  que  no  es  lógico  pensar  en  la  presencia  de 
imogolita-alofana.  El alto porcentaje  relativo de sílice 
frente  a los  de  aluminio  y hierro  es indicativo  de  una 
precipitación  de  la  sílice  procedente  del  proceso  de 
formación  de bentonita. 

Vl.6.3.4 Sales (conductividad)  y pH 

En  la  Tabla  VI-X  y  en  la  Figura  VI-22  se  mues 
tran  los  resultados  obtenidos  para  la  muestra  total. 
Los  valores  de  conductividad  son  bajos  en  general, 
a excepción  de  la  muestra  T-19, que  posee  un  valor 
de  1,088  mS;  el  resto  oscilan  en  torno  al  0,2  -  0,3 
mS.  Estos  valores  deben  corresponder  a  pequeñas 
cantidades  de  iones  solubles,  como  se  indicará  más 
adelante. 

Los  porcentajes  equivalentes  de  sales  alcanzan  un 
valor  cercano  al 0,2%  como  valor  medio.  Solamente 
la  muestra  T-19  alcanza  un  valor  de  0,6%  de  sales, 
expresadas como  CINa. 

No  se  observan  diferencias  significativas  entre  las 
conductividades  de  las  bentonitas  beidellíticas  y 
montmorilloníticas. 

Los  valores  de  pH  son  relativamente  bajos,  como 
corresponde  a  bentonitas  muy  alumínicas.  El  valor 
medio  es  de  7,7.  Tampoco  se  observan  variaciones 
entre  bentonitas beidellíticas  y montmorilloníticas.  A 
este  bajo  valor  de  pH  debe  contribuir  la  ausencia  de 
carbonatos en las bentonitas estudiadas. 

Tampoco  se  han  observado  variaciones  espaciales 

de ambas características a los largo del yacimiento. 

VI.6.4 Fórmulas estructurales 
de las esmectitas 

Previamente  al desarrollo  del  cálculo  de las  fórmu 
las  estructurales,  es  necesario  eliminar  del  análisis 
químico  de  la  fracción  m  todos  aquellos  componen 
tes accesorios no esmectíticos  (geles amorfos)  y, pos 
teriormente, hay que tener en cuenta  la distinción  en 
tre Mg de cambio y el octaédrico. 

En  las Tablas  VI-Y/AA  se  muestran  los  resultados 

obtenidos. 

Los  datos  muestran  claramente  que  existen  dos  ti 
pos  de esmectitas. Así, las muestras 3, 4,  17, 21 y  22 
corresponden  a muestras tipo montmorillonita,  mien 
tras  que  las  muestras  15,  16,  18,  19  y  20  correspon 

den  a beidellitas.  Esta  diferenciación  se  basa  en  que 
las  beidellitas  poseen  una  carga  tetraèdrica  superior 
al 50% de la carga total de la lámina (Wilson,  1987). 

En  ambos  tipos  de  esmectitas  los  porcentajes  de 
ocupación  octaédrica  son  prácticamente  iguales. Así, 
el Aluminio  alcanza un  valor  del  74 al  71%,  el  Mag 
nesio  del 20 al 23% y el Hierro del 6%, como  valores 
medios  para  beidellitas  y  montmorillonitas,  respecti 
vamente. 

En  cuanto  a  los  márgenes  composicionales,  hay 
que  indicar  que  todas  las  esmectitas  están  dentro  de 
los citados  previamente  por  Reyes  (1977)  y Reyes et 
al (1979). 

La  distribución  espacial  de  los  grupos  de  muestras 
tipo montmorillonita y beidellita plantea un  problema 
de gran interés para el conocimiento  de la génesis del 
yacimiento  de Los Trancos. 

En las Figuras VI-23/24 se muestra como las beide 
llitas tienden  a concentrarse  en la parte  occidental  del 
yacimiento,  mientras  que  las  montmorillonitas  lo  ha 
cen en  laoriental.  Da la impresión  de existir una  "dis 
continuidad"  aproximadamente  a  la  mitad  del  yaci 
miento,  en  la  zona  muestreada,  tal  como  se  indicó 
también  al discutir  los resultados del análisis granulo-
métrico. Ahora  bien,  un  hecho  similar  parecía  ya ob 
servarse  en 
las  muestras  estudiadas  por  Reyes 
(1977)  y Reyes et al. (1979b). En efecto,  en  el  mues 
treo  tridimensional  efectuado  para  dichos  estudios 
(Figura  VI-2),  se  observó  que  las  beidellitas  tendían 
a  acuñarse  en  dirección  Oeste,  mientras  que  las 
montmorillonitas  lo  hacían  en  sentido  contrario.  La 
superposición  de  ambos  muéstreos  se  expone  esque 
máticamente  en  la Figura  VI-25. Parece  comprobar 
se que  existe, efectivamente,  un  corte  que  separa  las 
zonas  de ambos tipos de  esmectita. 

Como  razones  de  esta  distribución  se  pueden  adu 
cir cambios  tipológicos  en  los materiales  originales o 
temperaturas  de  alteración  algo  diferentes  (Linares, 
1987). Cambios tipológicos en los materiales  origina 
les  podrían  haber  existido,  ya  que  la  zona  del  yaci 
miento  es la de posible  solapamiento  de las tobas  po 
ligénicas  con 
los  aglomerados  anfibólicos.  Sin 
embargo, no debe ser este el caso, ya que  los conteni 
dos  en  elementos  traza  son  similares  para  todas  las 
bentonitas,  tanto  si  contienen  beidellita  como  mont 
morillonita,  como  se  demostró  anteriormente.  Queda 
sólo  la  posibilidad  de  que  hubiesen  existido  diferen 
cias de temperatura.  La única  indicación  de que exis 
tiese  dicha  diferencia  son  los  datos  isotópicos.  En 
efecto,  los  datos  existentes  muestran  que,  precisa 
mente, la única beidellita  estudiada de este  yacimien 
to  es  la  que  suministra  datos  isotópicos  de  oxígeno 

95 

VI. Yacimiento de bentonite "Los Trancos" 

más  bajos  (Tabla  VI-I)  y,  por  tanto,  podría  conside 
rarse como  la formada  a una temperatura  ligeramente 
más alta. 

Otra  posibilidad  que  no  se  puede  excluir  es  que 
existan  bolsadas,  distribuidas  al  azar,  de  bentonitas 
ricas en beidellita  formadas  durante  algún proceso  de 
removilización  debido  a condiciones  hidrodinámicas 
particulares durante el período de actuación  de las so 
luciones  hidrotermales.  Para  aclarar  estos  aspectos 
sería necesario  realizar  sondeos  de toda  la masa  ben-
tonítica,  lo  que  no  parece  necesario  en  el  momento 
actual. 

A  pesar  del  carácter  esencialmente  beidellítico  de 
las  esmectitas  de  este  yacimiento,  cuando  se  aplican 
los  criterios  de  clasificación  de  Güven  (1988)  se  en 
cuentra que  la mayor  parte  de las esmectitas  se clasi 
fican  como  de tipo  "Chambers"  (igual que  las del ya 
las 
cimiento  de  Cortijo  de  Archidona)  y  sólo 
muestras  F-3  y  F-15  se  apartan  de  este  modelo  por 
corresponder  a esmectitas  tipo  "Otay" y  "Wyoming", 
respectivamente. 

VI.6.5  Propiedades  de  adsorción 

VI.6.5.1 Area  superficial 

En  la Tabla  VI-AB  y  en  la Figura  VI-26  se  recoge 
el área superficial,  obtenida a partir de la retención  de 
agua  en  atmósfera  controlada  (higroscopicidad).  Los 
valores son altos como corresponde  a bentonitas ricas 
en  esmectita.  No obstante, son  algo inferiores  respec 
to  a las  bentonitas  del  yacimiento  de  Archidona,  de 
bido  al  posible  impedimento  en  el  hinchamiento  ya 
mencionado. Esta dificultad  no puede achacarse  a los 
componentes  beidellíticos,  que  suelen  hinchar  algo 
peor,  ya que,  precisamente,  las bentonitas  con  beide 
llita  poseen  una  superficie  específica  algo  más  alta 
que  las  que  contienen  montmorillonita  (661  m2/g 
frente  a 644 m2/g, como valores medios). 

Estos  resultados  son  ligeramente  inferiores  a  los 
obtenidos  en  trabajos  anteriores,  en  los que  la  mayo 
ría  de  las  bentonitas  superaban  el  valor  de  700  m2/g 
de  área  superficial.  Incluso  las  bentonitas  con  mont 
morillonita  poseían  áreas  algo  más  altas  que  las  bei 
dellíticas. 

Sin  embargo,  en  la  fracción  menor  de  dos  mieras 
(Tabla  VI-AB), el  área  superficial  se exalta  hasta  va 
lores  del  orden  de  800  m2/g. Probablemente,  durante 
el  proceso  de  separación  de  esta  fracción  por  sedi 
mentación  se han  debido  eliminar  los puentes  de síli 
ce que  aglomeran  las partículas  unitarias. En  este  ca 
so,  las  esmectitas  tipo  montmorillonita  tienen  una 
ligera  tendencia  a  incrementar  el  área  respecto  a  las 

beidellitas  (803 m2/g  frente  a 795  m2/g, como  valores 
medios).  Ambos  valores  se  corresponden  muy  bien 
con los valores teóricos  de Area Superficial  de las es 
mectitas. 

Como  puede  observarse  en  la  Fig.  VI-26,  existe 
una  ligera  tendencia  a  disminuir  el  Area  Superficial 
en  dirección  Este.  Es  más  evidente  este  hecho  en  los 
datos  de  la  muestra  total.  La  razón  puede  ser  que  en 
esa  dirección  también  existe  una  ligerísima  disminu 
ción del porcentaje  de esmectita en la bentonita. 

VI.6.5.2 Capacidad y cationes de cambio 

En  las  Tablas  VI-AC,  VI-AD  y  en  la Figura  VI-27 
se recogen  los datos de los cationes y de la  capacidad 
de cambio de las bentonitas  estudiadas. 

El  complejo  de  cambio  está  dominado  por  el  Mg 
(54%),  seguido  por  el  Ca (30%)  y Na  (15%). El K es 
mínimo ( 1 %). 

La capacidad  de cambio  es alta  debido  a la  elevada 

cantidad  de esmectita que contienen las bentonitas. 

Existe  un  pequeño  exceso  de  cationes  sobre  la  ca 
pacidad  de  cambio, que  deben  corresponder  a los  ca 
tiones  solubles.  En  efecto,  la  ecuación  de  regresión 
entre el exceso  de cationes  (C) y la conductividad  del 
extracto  acuoso,  posee  un  coeficiente  de  correlación 
altamente  significativo.  La ecuación  obtenida es: 

C (meq/lOOg) = 1,258  +  6,955*conductividad(mS) 

con un coeficiente  de correlación r =  0,986 

Una  ecuación  altamente  significativa  se  obtiene 
también  con  el  porcentaje  equivalente  de  sales,  ya 
que  es  una  forma  indirecta  de  expresar  la  conducti 
vidad. 

Estas  correlaciones  confirman  la  autoconsistencia 

de los resultados experimentales  obtenidos. 

No deben  existir  iones H+ ni Al3+ como  cationes  de 

cambio, ya que la saturación  es completa. 

En la fracción  fina  (Tabla VI-AD)  hay  una redistri 
bución  de los cationes motivada por el proceso  de ex 
tracción  de  esta  fracción.  Así,  aumentan  Mg  y  Ca  y 
disminuye  ligeramente  el  Na.  Esta  determinación  es 
necesaria  para  eliminar  del  análisis  la  contribución 
del  Mg  de cambio;  si no  se tiene en  cuenta este  dato, 
se  obtienen  resultados  erróneos  en  las  fórmulas  es 
tructurales. 

Los porcentajes  de cationes y la capacidad  de  cam 
bio  en  la  muestra  total  son  similares  a los  obtenidos 
en trabajos  anteriores  sobre bentonitas  del mismo  ya 
cimiento. 

La  densidad  de  carga  eléctrica  negativa  de  las  es 
mectitas  se  puede  estimar  dividiendo  la  carga  total 

96 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

(función  de  la  capacidad  de  cambio)  por  el  área  su 
perficial.  Los valores son muy  similares, con un valor 
medio  de 0,125  C/m2 y un intervalo  de 0,120  a  0,131 
C/m2.  Estos  valores  pueden  considerarse  normales, 
frente  al  valor  teórico  de  0,127  C/m2  (Newman, 
1987). 

VI.6.6 Conclusiones parciales 

1.  El  yacimiento  de  bentonita  de  Los  Trancos  es, 
probablemente,  el  mayor  de  toda  la región  vol 
cánica  de  Cabo  de  Gata.  Posee  unas  reservas 
mínimas  de dos millones  de tm. La  bentonita  es 
blanca y  de  aspecto  terroso. El  contenido  en  es 
mectitas  es  muy  elevado  (97% de  valor  medio). 
Acompañan  a las  esmectitas  pequeñísimas  can 
tidades de cristobalita de baja temperatura,  cuar 
zo, plagioclasa y biotita. 

2.  Las  bentonitas  tienen  graves  problemas  de  dis 
persión  e  hinchamiento  en  agua,  por  lo  que  el 
análisis  granulométrico  suministra  valores  erró 
neos  en  las  distintas  fracciones.  Incluso  las  are 
nas contienen  agregados de partículas de esmec 
tita. 

3.  El  área  superficial  y  la  capacidad  de  cambio  de 
cationes de las bentonitas  son altas. Los  cationes 
de cambio esenciales  son Mg y Ca. 

4.  La composición  química  de las bentonitas,  tanto 
en  elementos  mayores  como  en  trazas,  corres 
ponde  a materiales  procedentes  de  rocas  ígneas 
ácidas. 

5.  Las esmectitas  son dioctaédricas y corresponden 
a beidellita  las localizadas  en  la parte  occidental 
del yacimiento, mientras que en  la parte  oriental 
se concentran  las esmectitas tipo montmorilloni 
ta.  Los  cristales  de  esmectita  contienen  de  cua 
tro a cinco láminas por término medio. 

6.  El  hecho  de  existir  una  variación  tipológica  de 
las  esmectitas  en  el  yacimiento  sugiere  que  de 
bieron  existir  pequeños  cambios  de  temperatura 
durante  la  alteración  hidrotermal,  sin  excluir, 
aunque más dudosamente, pequeños cambios  en 
el quimismo de las rocas volcánicas  originales. 

7.  La  existencia  de  beidellitas  o  montmorillonitas 
condiciona  algunos  parámetros  de  las  bentoni 
tas,  tales  como  área  superficial,  sílice  amorfa, 
tamaño  de los cristales, etc. Todo  ello hace pen 
sar  que  la  bentonita  no  ha  debido  sufrir  movi 
mientos importantes desde su  formación. 

8.  Todos los datos, salvo mínimas excepciones, es 
tán  en  pleno  acuerdo  con  otros  obtenidos  pre 
viamente,  por  lo  que  se  puede  afirmar  que  no 
cabe  esperar  cambios  importantes  durante  futu 
ras  extracciones  de  bentonita  en  este  yacimien 
to. 

9.  A  pesar  de  los  pequeños  inconvenientes  en  el 
hinchamiento,  las  bentonitas  de  Los  Trancos 
pueden  ser  útiles  como  materiales  para  el  relle 
no y sellado en almacenamientos  de residuos ra 
diactivos,  al  menos  en  lo  que  respecta  a sus  ca 
racterísticas mineralógicas y  fisicoquímicas. 

97 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

Tablas A a Ζ y AA-AD 
del Capítulo VI 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

TABLA VI­A 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Composición mineralógica 
(Reyes, 1977; Reyes et al. 1979b). 

Esmectita 

Cuarzo 

Plagioclasa 

T. Esmect. 

Media 

S 

Máximo 

Míinimo 

97.48 

3.59 

100 

83 

1.22 

0.85 

3 

0 

0.70 

0.81 

3 

0 

49.36 

13.81 

69 

26 

Τ Esmec. = Tamaño de la esmectita (Å); S = Desviación típica; Max. = Valor máximo; Min. = Valor mínimo. 

NOTA: En algunas muestras existen trazas de biotita, cristobalita desordenada y calcita. 

TABLA Vl­B 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Análisis químico de la fracción < de 2,um. 
(Reyes, 1977; Reyes et al. 1979b). 

Muestra 

SÍ02 

AI2O3 

Fe203 

MgO 

CaO 

Na20 

K2O 

Media 

57.19 

23.15 

S 

1.72 

1.24 

Máximo 

59.93 

25.40 

Mínimo 

53.73 

20.29 

1.47 

0.65 

2.84 

0.00 

4.43 

0.67 

5.83 

3.63 

2.05 

0.54 

4.05 

1.45 

1.43 

0.25 

1.90 

0.98 

0.36 

0.23 

1.31 

0.21 

H20+ 

9.47 

0.75 

10.77 

8.13 

TABLA Vl­C 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Fórmulas estructurales en las esmectitas para 02o(OH)4 
(Reyes, 1977; Reyes et al. 1979b). 

Media 

S 

Máximo 

Mínimo 

SIIV 

7.531 

0.186 

7.958 

7.174 

AliV 

0.469 

0.186 

0.826 

0.042 

AIVI 

3.182 

0.095 

3.348 

3.016 

Fevl 

0.170 

0.076 

0.312 

0.000 

Mgv' 

0.760 

0.127 

1.015 

0.479 

X+ 

0.896 

0.112 

1.092 

0.718 

S/v, /\/v = Silicio y aluminio tetraédricos; X1" = Carga de la lámina. ΑΡ\ Fevl, MgfVI = Aluminio, hierro y magnesio oc­
taédricos 

101 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

TABLA Vl­D 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Capacidad y cationes de cambio, sílice amorfa, pH 
y área superficial (Reyes, 1977; Reyes et al. 1979b). 

C C C. 

Ca2+ 

Mg2+ 

Media 

96.88 

36.72 

55.60 

S 

11.07 

15.70 

5.29 

Máximo 

Mínimo 

115 

74 

93 

25 

67 

43 

Na+ 

13.76 

7.29 

36 

7 

K+ 

0.60 

0.50 

1 

0 

Si02 

0.79 

0.18 

1.31 

0.39 

pH 

7.73 

0.48 

8.8 

6.9 

A. Sup. 

725.6 

83.6 

876 

496 

C.C.C. = Capacidad de cambio de cationes (meq/100g); Ca2*, Mg2*, Na* y K* = Cationes de cambio (meq/100g); 
SiO¿ = Sílice amorfa (%); A. Sup = Area superficial (m2/g). 

TABLA VI­E 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Fórmulas estructurales de las beidellitas, para 02o(OH)4 
(Reyes, 1977; Reyes et al. 1979b). 

• Si,V 

AIIV 

AIVI 

Fevl 

Mgvl 

X+ 

χνι 

Σνΐ 

T.C(À) 

Media 

7.382 

0.618 

3.235 

0.219 

0.690 

0.880 

0.263 

4.141 

40.75 

S 

0.126 

0.126 

0.083 

0.054 

0.098 

0.117 

0.115 

0.042 

11.00 

Máximo 

7.576 

0.791' 

3.348 

0.312 

0.811 

1.092 

0.484 

4.211 

59.00 

Mínimo 

7.209 

0.424 

3.078 

0.100 

0.479 

0.744 

0.061 

4.061 

26.00 

Si , Ar = Silicio y aluminio tetraédricos; Al , Fe , Mg = Aluminio, hierro y magnesio octaédricos; )C = Carga de la 
lámina; Χνι = Carga octaédrica; Σνι = Suma de cationes octaédricos; T.C(Å) = Tamaño cristalino en Å. 

TABLA Vl­F 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Fórmulas estructurales de las montmorillonitas, 
para O20(OH)4 (Reyes, 1977; Reyes et al. 1979b). 

Si,v 

AIIV 

AIVI 

Fevl 

MgVI 

x+ 

XVI 

Σνΐ 

T.C(À) 

Media 

7.668 

0.332 

3.113 

0.126 

0.825 

0.910 

0.564 

4.084 

57.31 

S 

0.110 

0.110 

0.079 

0.067 

0.117 

0.110 

0.098 

0.059 

9.69 

Máximo 

7.958 

0.447 

3.231 

0.240 

1.015 

1.091 

0.705 

4.151 

69.00 

Mínimo 

7.553 

0.042 

3.016 

0.000 

0.610 

0.713 

0.416 

3.938 

39.00 

SÌy, AÌy = Silicio y aluminio tetraédricos; ΑΙΊ\  Fevl, MgfVI = Aluminio,  hierro y magnesio octaédricos; )C = Carga de la 
lámina; λνι = Carga octaédrica; Σνι = Suma de cationes octaédricos; T.C(Å) = Tamaño cristalino en Å. 

102 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Capacidad y cationes de cambio, sílice amorfa, pH 
y área superficial de las beidellitas, (Reyes, 1977; Reyes et al. 1979b). 

TABLA Vl­G 

C.C.C. 

Ca2+ 

Mg2+ 

Na+ 

Media 

93.92 

36.67 

53.58 

13.00 

S 

11.28 

18.53 

5.81 

8.81 

Máximo 

112.00 

93.00 

66.00 

36.00 

Mínimo 

74.00 

27.00 

43.00 

7.00 

K+ 

0.58 

0.51 

1.00 

0.00 

SI02 

0.74 

0.21 

1.00 

0.39 

pH 

7.33 

0.49 

8.00 

6.90 

A. Sup. 

691.86 

68.26 

750.00 

496.00 

C.C.C. = Capacidad de cambio de cationes (meq/100g); Ca2*, Mg2*, Na* y IC = Cationes de cambio (meq/1 OOg); SiO¿ 
= Sílice amorfa (%);A. Sup = Area superficial (m2/g). 

Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Capacidad y cationes de cambio, sílice amorfa, pH y 
área superficial de las montmorillonitas, (Reyes, 1977; Reyes et al.1979b). 

TABLA Vl­H 

C.C.C. 

Ca2+ 

Mg2+ 

Na+ 

Media 

99.62 

36.77 

57.46 

14.46 

S 

10.56 

13.35 

4.16 

5.84 

Máximo 

115.00 

77.00 

67.00 

27.00 

Mínimo 

76.00 

25.00 

52.00 

8.00 

K+ 

0.62 

0.51 

1.00 

0.00 

Si02 

0.83 

0.16 

1.31 

0.64 

PH 

7.45 

0.48 

8.60 

7.00 

A. Sup. 

756.96 

86.70 

876.00 

530.00 

C.C.C. = Capacidad de cambio de cationes (meq/100g); Ca2*, Mg2*, Na* ylC = Cationes de cambio (meq/100g); SÍO2 
= Sílice amorfa (%); A. Sup = Area superficial (m2/g). 

TABLA Vl­I 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Composición isotópica de las esmectitas 

(Leoneetal. 1983). 

Muestra 

LT­2 

LT­10/3 

LT­11/4 

δ180 

23.2 

23.6 

24.5 

δ2Η 

­42.2 

­52.3 

­51.7 

Observaciones 

Beidellita 

Montmorillonita 

Montmorillonita 

Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos y asociados". Iones solubles (g/l). (Caballero et al. 1985). 

TABLA Vl­J 

Ion 

Ca2+ 

Mg2++ 

Concentración 

81.92 

<0.1 

Na+ 

3.43 

K+ 

<0.1 

CI" 

2.02 

SO/f 

4.42 

HCO3" 

=2 

C03

60.63 

0.90 

­ 103 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

TABLA Vl­K 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Elementos traza de las bentonitas (ppm). 
(Linares et al, 1987). 

Li 

Cs 

Media 

50.0 

27.1 

S 

27.7 

11.5 

Be 

7.3 

1.8 

Sr 

Ba 

Zr 

177.1 

110.1 

207.1 

77.4 

16.1 

62.2 

Cr 

8.6 

8.5 

Max. 

100.0 

50.0 

10.0 

300.0 

123.0 

302.0 

25.0 

Min. 

30.0 

15.0 

4.0 

90.0 

80.0 

120.0 

3.0 

Cu 

2.2 

0.5 

3.0 

2.0 

Β 

Ga 

Sn 

Pb 

21.6 

22.6 

12.0 

36.5 

12.0 

5.7 

8.7 

23.2 

42.0 

32.0 

27.0 

72.0 

2.0 

15.0 

2.0 

8.0 

TABLA Vl­L 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Análisis granulométrico usando como dispersante 
hexametaf osf ato sód ico. 

>0.63 

0.63­0.2 

0.2­0.063 

0.063­0.02 

0.02­0.0063 

0.0063­0.002 

<0.002 (mm) 

*T­3 

T­4 

T­15 

T­16 

T­17 

T­18 

T­19 

T­20 

T­21 

T­22 

Media 

S 

0.14 

0.07 

0.44 

0.21 

0.06 

0.19 

0.09 

0.14 

0.29 

1.72 

0.34 

0.50 

4.11 

1.63 

4.70 

4.32 

2.11 

3.66 

1.79 

5.04 

5.13 

10.10 

4.26 

2.44 

4.58 

3.00 

4.51 

3.39 

2.38 

3.63 

1.97 

5.90 

6.79 

7.49 

4.26 

1.93 

8.91 

20.60 

8.70 Î 

9.50 

12.30 

7.48 

11.70 

12.03 

7.53 

14.40 

11.32 

3.98 

30.80 

29.30 

27.50 

22.10 

33.90 

34.50 

31.20 

28,90 

23.70 

24.80 

28.67 

4.17 

19.5 

16.7 

15.3 

18.5 

18.4 

22.3 

21.8 

20.4 

14.8 

12.5 

31.8 

28.5 

38.7 

41.8 

30.7 

28.1 

31.3 

27.4 

41.5 

28.8 

18.02 

3.18 

32.86 

5.63 

TABLA Vl­M 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Análisis granulométrico usando como dispersante 
hexametafosfato sódico. 

Muestra 

T­3 

T­4 

T­15 

T­16 

T­17 

T­18 

T­19 

T­20 

• T­21 

T­22 

Media 

S 

Arena 

8.83 

4.70 

9.65 

7.92 

4.55 

7.48 

3.85 

11.08 

12.21 

19.31 

8.96 

4.59 

Limo 

59.21 

66.60 

51.50 

50.10 

64.60 

64.28 

64.70 

61.30 

46.03 

51.70 

58.00 

7.47 

Arcilla 

31.80 

28.50 

38.70 

41.80 

30.70 

28.10 

31.30 

27.40 

41.50 

28.80 

32.86 

5.63 

1 0 4­

VI. Yacimiento de bentonite "Los Trancos" 

TABLA VI-N 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Análisis granulométrico usando como dispersante 
carbonato sódico. 

>0.63 

0.63-0.2 

0.2-0.063 

0.063-0.02 

0.02-0.0063 

0.0063-0.002 

<0.002 (mm) 

T-3 

T-4 

T-15 

T-16 

T-17 

T-18 

T-19 

T-20 

T-21 

T-22 

Media 

S 

0.20 

0.06 

1.64 

0.31 

0.04 

0.14 

0.07 

0.13 

0.30 

0.08 

0.30 

0.48 

4.65 

2.71 

4.81 

5.52 

3.50 

4.03 

1.81 

5.45 

3.20 

6.20 

4.19 

1.39 

5.34 

15.70 

4.29 

10-70 

2.62 

4.01 

1.61 

6.27 

8.52 

9.73 

6.88 

4.31 

3.74 

12.50 

5.71 

12.10 

7.91 

7.71 

1.12 

16.90 

2.45 

10.60 

8.07 

5.00 

20.10 

26.70 

20.20 

17.20 

24.80 

35.00 

17.80 

32.40 

1.75 

27.50 

22.35 

9.39 

25.40 

18.50 

14.70 

18.30 

20.00 

15.80 

23.50 

17.50 

36.00 

11.00 

20.07 

6.96 

40.50 

23.60 

48.40 

35.60 

41.00 

33.20 

53.90 

21.10 

47.70 

34.60 

37.96 

10.56 

TABLA Vl-Ñ 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Análisis granulométrico usando como dispersante 
carbonato sódico. 

Muestra 

T-3 

T-4 

T-15 

T-16 

T-17 

T-18 

T-19 

T-20 

T-21 

T-22 

Media 

S 

Arena 

10.19 

18.47 

10.74 

16.53 

6.16 

8.18 

3.49 

11.85 

12.02 

16.01 

11.36 

4.42 

Limo 

49.24 

57.70 

40.61 

47.60 

52.71 

58.51 

42.42 

66.80 

40.20 

49.10 

50.49 

8.61 

Arcilla 

40.50 

23.60 

48.40 

35.60 

41.00 

33.20 

53.90 

21.10 

47.70 

34.60 

37.96 

10.5 

105 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

TABLA VI­O 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Análisis mineralógico por difracción de rayos X. 
Muestra total. 

Muestra 

Esmect. 

Crist. 

Cuarzo 

Plag. 

Cale. 

Biot. 

T­3 

T­4 

T­15 

T­16 

T­17 

T­18 

T­19 

T­20 

T­21 

T­22 

97 

99 

98 

99 

99 

98 

97 

96 

93 

93 

1 
τ 
τ 
τ 
τ 
τ 

1 

1 

3 

1 

Media 

S 

96.90 

2.28 

0.95 

0.76 

Τ 

4 

1.25 

0.98 

1 

Τ 

1 

1 

— 

1 

1 

2 

3 

2 

1.25 

0.86 

— 

— 

— 

— 

— 

Τ 

— 

— 

— 

Τ 

— 

— 

Τ 

Τ 

Τ 

Τ 

Τ 

Τ 

Τ 

Τ 
τ 
τ 
τ 
τ 

TABLA VI­P 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Análisis mineralógico por difracción de rayos Χ. 
Fracción menor de dos mieras. 

Muestra 

Esmec. 

T­3 

T­4 

T­15 

T­16 

T­17 

T­18 

T­19 

T­20 

T­21 

T­22 

100 

100 

100 

100 

100 

100 

100 

100 

100 

100 

Crist. 
τ 
τ 
τ 
τ 
τ 
τ 
τ 
τ 
τ 
τ 

Cuarzo 

Plag. 

— 
τ 

— 

— 

— 

— 

— 

— 

— 
τ 

— 

— 

— 

— 

— 

— 

— 

— 
τ 

Cale. 
τ 

— 

— 

— 

— 

— 

— 

— 

— 
τ 

Biot. 

Ι. Cr. 

Τ. Esmec. 

— 

— 

— 

— 
τ 
τ 

— 

— 

— 
τ 

11.3 

12.0 

14.0 

11.5 

12.6 

13.0 

11.8 

16.7 

10.7 

12.2 

69 

65 

55 

68 

61 

59 

66 

45 

73 

64 

Esmec. = Esmectita; Crist. = Cristobalita; Plag. = Plagioclasa; Cale. = Calcita; Blot. = Biotita; I.Cr.= Indice de cristalini­

dad (mm); T. Esmect. = Tamaño de la esmectita (A); T= Trazas. 

106 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

TABLA Vl-Q 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Tamaño de las esmectitas en Å. 

Esmectita 

Beidellitas 

Montmorillonitas 

Media 

58.6 

66.4 

S 

9.24 

4.67 

Máximo 

Mínimo 

68 

73 

45 

61 

TABLA Vl-R 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Análisis químico de la muestra total. 

Muestra 

S1O2 

AI2O3 

Fe2Û3 

CaO 

MgO 

Na20 

K2O 

T-3 

T-4 

58.51 

21.75 

57.79 

22.15 

T-15 

55.12 

23.00 

T-16 

57.19 

21.81 

T-17 

54.82 

22.00 

T-18 

52.61 

25.12 

T-19 

54.50 

23.05 

T-20 

51.90 

25.93 

T-21 

58..65 

21.40 

T-22 

56.84 

23.84 

Media 

55.79 

23.00 

S 

2.38 

1.53 

2.72 

2.37 

2.82 

2.57 

2.96 

2.76 

2.73 

3.14 

2.23 

2.50 

2.68 

0.27 

1.10 

0.60 

0.57 

1.45 

1.20 

1.27 

1.01 

0.87 

1.13 

1.77 

1.10 

0.36 

3.94 

5.16 

5.93 

5.39 

5.79 

5.27 

6.12 

4.35 

3.63 

3.99 

4.96 

0.91 

1.63 

1.21 

1.49 

1.51 

1.35 

1.62 

1.07 

1.57 

1.74 

2.10 

1.53 

0.29 

0.17 

0.22 

0.24 

0.24 

0.25 

0.27 

0.24 

0.31 

0.50 

0.43 

0.92 

0.10 

H20+ 

Total 

9.57 

99.39 

10.20 

99.70 

9.84 

99.01 

9.56 

99.72 

11.50 

99.87 

11.25 

100.17 

12.07 

100.79 

11.22 

99.29 

9.97 

99.24 

9.66 

101.13 

10.48 

99.83 

0.93 

0.69 

107-

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

TABLA VI-S 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Análisis químico de la fracción menor de dos mieras. 

Muestra 

SÍ02 

AI2O3 

Fe203 

CaO 

MgO 

Na20 

K2O 

60.15 

18.61 

2.60 

T-3 

T-4 

T-15 

T-16 

T-17 

T-18 

T-19 

T-20 

T-21 

59.63 

19.17 

55.34 

24.61 

55.83 

22.41 

55.16 

21.83 

55.39 

23.26 

55.34 

23.23 

54.96 

21.75 

57.20 

21.67 

T-22 

57.51 

21.16 

Media 

56.65 

21.77 

S 

1.91 

1.82 

2.63 

2.65 

2.43 

2.68 

2.90 

2.69 

3.90 

2.27 

2.26 

2.70 

0.46 

0.91 

0.92 

2.53 

1.55 

1.68 

1.23 

1.14 

1.12 

1.81 

0.88 

1.38 

0.52 

6.97 

5.44 

4.26 

5.57 

5.91 

5.54 

5.75 

5.02 

5.85 

5.58 

5.59 

0.68 

0.57 

0.82 

1.17 

1.05 

0.98 

0.68 

0.61 

0.73 

0.79 

0.91 

0.83 

0.20 

0.06 

0.24 

0.24 

0.11 

0.10 

0.20 

0.12 

0.18 

0.16 

0.19 

0.16 

0.06 

H20+ 

Total 

10.81 

100.68 

11.49 

100.34 

10.97 

101.97 

10.67 

99.62 

11.77 

100.01 

11.59 

100.79 

11.85 

100.78 

12.40 

100.06 

11.05 

100.80 

11.99 

100.48 

11.05 

100.53 

0.57 

0.59 

TABLA Vl-T 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Contenido en elementos traza (ppm) muestra total. 

Ba 

39.9 

>3000 

87.3 

72.9 

70.7 

79.5 

>3000 

>3000 

922 

>3000 

Muestra 

T-3 

T-4 

T-15 

T-16 

T-17 

T-18 

T-19 

T-20 

T-21 

T-22 

Media 

S 

Zr 

112.5 

58.6 

72.6 

56.6 

95.3 

91.2 

86.5 

97.0 

68.3 

82.0 

82.1 

17.9 

V 

20.5 

23.3 

25.8 

26.5 

21.3 

20.0 

20.8 

20.3 

16.8 

18.8 

21.4 

3.0 

Cu 

3.8 

6.4 

6.0 

7.5 

4.9 

5.1 

4.4 

4.1 

4.4 

2.2 

4.9 

1.5 

Sn 

44.8 

44.5 

49.1 

50.4 

41.6 

34.7 

38.6 

46.4 

32.0 

38.4 

38.1 

13.2 

Pb 

50.3 

35.3 

46.9 

41.0 

42.6 

30.2 

35.2 

49.7 

35.9 

33.4 

40.1 

7.1 

19.1 

14.7 

25.2 

40.0 

17.3 

14.5 

9.1 

19.8 

19.7 

33.4 

21.3 

9.3 

108 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

TABLA VI-U 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Elementos traza (ppm). 

Media 

S 

Máximo 

Mínimo 

Beid 

Montm 

Beid 

Montm 

Beid 

Montm 

Beid 

Montm 

Zr 

V 

Cu 

B 

Sn 

Pb 

80.78 

83.34 

16.25 

21.41 

22.68 

20.14 

5.42 

4.34 

3.19 

1.37 

21.72 

20.84 

11.85 

43.84 

40.26 

40.60 

39.50 

6.86 

8.06 

2.47 

1.53 

7.29 

5.29 

6.96 

97.0 

26.5 

7.5 

40.0 

50.4 

49.7 

112.5 

23.3 

6.4 

33.4 

44.8 

50.3 

56.6 

20.0 

4.1 

9.1 

34.7 

30.2 

68.3 

16.8 

2.2 

14.7 

32.0 

33.4 

Beid. = Beidellitas; Montm. = Montmorillonitas. 

TABLA Vl-V 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Fases amorfas. Muestra total. 

Muestra 

T-3 

T-4 

T-15 

T-16 

T-17 

T-18 

T-19 

T-20 

T-21 

T-22 

Media 

S 

SÌ02 

0.93 

0.75 

0.81 

0.80 

0.80 

0.79 

0.85 

0.86 

1.06 

0.85 

0.85 

AI2O3 

Fe2Ü3 

0.13 

0.16 

0.14 

0.12 

0.13 

0.12 

0.11 

0.20 

0.12 

0.15 

0.13 

0.07 

0.09 

0.07 

0.07 

0.06 

0.09 

0.07 

0.10 

0.08 

0.08 

0.08 

0.088 

0.026 

0.014 

-  109 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

TABLA Vl-W 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Fases amorfas. Fracción menor de dos mieras. 

Muestra 

T-3 

T-4 

T-15 

T-16 

T-17 

T-18 

T-19 

T-20 

T-21 

T-22 

Media 

S 

Si02 

0.48 

0.50 

0.52 

0.59 

0.45 

0.38 

0.44 

0.42 

0.63 

0.48 

0.49 

0.08 

AI2O3 

Fe203 

0.05 

0.10 

0.12 

0.09 

0.04 

0.05 

0.08 

0.12 

0.06 

0.07 

0.08 

0.03 

0.07 

0.06 

0.06 

0.06 

0.07 

0.06 

0.06 

0.07 

0.07 

0.06 

0.06 

0.005 

TABLAVI-X 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Conductividad (mS) y pH. 

Muestra 

T-3 

T-4 

T-15 

T-16 

T-17 

T-18 

T-19 

T-20 

T-21 

T-22 

Media 

S 

Conduct. 

0.345 

0.141 

0.226 

0.225 

0.400 

0.290 

1.088 

0.148 

0.199 

0.147 

0.321 

0.283 

pH 

8.42 

7.82 

7.86 

8.03 

7.42 

8.39 

7.45 

7.40 

7.23 

7.30 

7.73 

0.44 

Eq.  sal  % 

0.200 

0.082 

0.131 

0.131 

0.232 

0.167 

0.632 

0.086 

0.116 

0.085 

0.187 

0.164 

Eq. sal. %: Porcentaje equivalente de sales. 

- 110 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

TABLA Vl-Y 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Fórmulas estructurales de las esmectitas. 
Cálculo para O20(OH)4. 

Muestra 

Silv 

AIIV 

AIVI 

Fevl 

MgVI 

X+ 

xvi 

Σνΐ 

Tipo 
esmectita 

T-3 

T-4 

7.880 

0.120 

2.764 

0.251 

1.105 

0.865 

0.745 

4.120 

7.914 

0.086 

2.915 

0.257 

0.871 

0.828 

0.742 

4.043 

T-15 

7.381 

0.619 

3.261 

0.261 

0.606 

0.841 

0.222 

4.128 

T-16 

7.494 

0.506 

3.056 

0.241 

0.887 

0.841 

0.335 

4.184 

T-17 

7.612 

0.388 

2.954 

0.268 

0.939 

0.844 

0.456 

4.161 

T-18 

T-19 

T-20 

7.397 

0.603 

3.068 

0.288 

0.859 

0.817 

0.214 

4.215 

7.388 

0.612 

3.054 

0.266 

0.896 

0.860 

0.248 

4.216 

7.538 

0.462 

3.054 

0.293 

0.813 

0.795 

0.333 

4.160 

T-21 

7.604 

0.396 

3.021 

0.220 

0.903 

0.867 

0.471 

4.144 

T-22 

7.675 

0.325 

3.015 

0.223 

0.888 

0.835 

0.510 

4.126 

Media 

7.588 

0.412 

3.016 

0.257 

0.877 

0.839 

0.428 

4.150 

S 

0.192 

0.192 

0.127 

0.024 

0.122 

0.022 

0.196 

0.051 

M 

M 

Β 

Β 

M 

Β 

Β 

Β 

Μ 

Μ 

Μ 

Esmec. = Esmectita; M = Montmorillonita; Β = Beidellita. 

TABLA Vl-Z 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Fórmulas estructurales de las beidellitas. 

Muestra 

Silv 

AIIV 

AIVI 

Fevl 

Mgvl 

X+ 

χνι 

Σνΐ 

Media 

7.440 

0.560 

3.099 

0.270 

0.812 

0.831 

0.270 

4.181 

S 

0.072 

0.072 

0.091 

0.021 

0.120 

0.025 

0.059 

4.037 

Máximo 

7.538 

0.619 

3.261 

0.293 

0.896 

0.860 

0.335 

4.216 

Mínimo 

7.381 

0.462 

3.054 

0.241 

0.606 

0.795 

0.214 

4.128 

TABLA VI-AA 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Fórmulas estructurales de las montmorillonitas. 

Muestra 

Silv 

AIIV 

AIVI 

FeVI 

MgVI 

X+ 

xvi 

Σνΐ 

Media 

7.737 

0.263 

2.934 

0.244 

0.941 

0.848 

0.585 

4.119 

S 

0.149 

0.149 

0.105 

0.021 

0.095 

0.017 

0.146 

0.045 

Máximo 

7.916 

0.396 

3.021 

0.268 

1.105 

0.867 

0.745 

4.161 

Mínimo 

7.604 

0.086 

2.764 

0.220 

0.871 

0.825 

0.450 

4.043 

-  111 -

VI. Yacimiento de bentonite "Los Trancos" 

Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Area superficial de la muestra total y de la fracción 

menor de 2iim. 

TABLA VI-AB 

Muestra 

T-3 

T-4 

T-15 

T-16 

T-17 

T-18 

T-19 

T-20 

T-21 

T-22 

Media 

S 

M. Total 

718 

648 

677 

707 

668 

634 

736 

550 

643 

541 

652 

65.4 

Ρ<2μπι 

815 

782 

813 

830 

809 

800 

825 

706 

842 

762 

798 

39.9 

TABLA VI-AC 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Cationes y capacidad de cambio (meq/100g). 
Muestra total. 

Muestra 

Ca2+ 

Mg2+ 

T-3 

T-4 

T-15 

T-16 

T-17 

T-18 

T-19 

T-20 

T-21 

T-22 

Mediia 

S 

33.4 

36.9 

32.4 

29.9 

33.0 

27.8 

42.7 

13.8 

28.8 

21.0 

29.9 

8.0 

61.8 

51.7 

53.5 

51.9 

57.0 

55.8 

57.4 

51.1 

56.7 

49.6 

54.6 

3.7 

Na+ 

13.8 

13.2 

16.9 

20.0 

14.0 

14.5 

11.0 

17.5 

14.0 

15.6 

15.0 

2.5 

K+ 

1.2 

0.9 

1.2 

1.2 

1.0 

1.2 

0.6 

1.1 

1.3 

1.4 

1.1 

0.2 

IC 

110.2 

102.7 

104.0 

103.0 

105.0 

99.3 

111.7 

83.5 

100.8 

87.6 

100.7 

8.9 

CCC 

106.3 

100.8 

100.6 

100.3 

100.5 

95.9 

103.1 

81.6 

98.3 

85.5 

97.2 

7.7 

AC 

3.9 

1.9 

3.4 

2.7 

4.5 

3.4 

8.6 

1.9 

2.5 

2.1 

3.4 

2.0" 

Ca2*, Mg2*, Na*, Κ* = Cationes cambiables; ΣΟ = Suma de cationes; CCC = Capacidad de cambio; AC = Exceso de 
cationes. 

- 112 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

TABLA VI-AD 
Bentonitas del yacimiento de "Los Trancos". Cationes y capacidad de cambio (meq/100g). 
Fracción menor de dos mieras. 

Muestra 

Ca2+ 

Mg2+ 

T-3 

T-4 

T-15 

T-16 

T-17 

T-18 

T-19 

T-20 

T-21 

T-22 

Media 

S 

27.5 

28.5 

30.4 

35.9 

30.9 

31.0 

36.3 

33.7 

32.3 

36.0 

32.2 

2.9 

67.2 

53.0 

61.8 

58.6 

64.6 

62.0 

63.0 

53.7 

66.1 

56.9 

60.6 

4.7 

K+ 

1.1 

1.2 

1.1 

0.7 

0.7 

0.8 

0.4 

0.9 

1.3 

0.9 

0.0 

0.2 

IC 

108.8 

102.1 

103.9 

103.7 

101.9 

101.2 

105.7 

96.7 

106.1 

102.9 

103.3 

3.0 

CCC 

109.4 

102.8 

104.2 

103.2 

102.5 

100.6 

106.7 

95.9 

106.6 

102.8 

103.4 

3.5 

Na+ 

13.0 

19.4 

10.6 

8.6 

5.7 

7.4 

6.0 

8.4 

6.4 

9.1 

9.4 

3.9 

113 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

Figuras  2 y 16 a 27 
del Capítulo VI 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

CORTIJO DE 
POZO USERÒ 

CORTIJO DE 
LOS TRANCOS > 

11 

10 

15 m 

l· 11 
■ _ _ _ ■ _ _ 

10 

. _ ■ 

9 
_ -. ■ 

8 
I 

■ 

■ 

■ 

■ 

9/1 

9/2 

9/3 

9/4 

8 m 

REYES (1977) 

. 11/1 

. 11/2 

. 11/3 

. 11/4 

. 10/1 

. 10/2 

. 10/3 

. 10/4 

. 10/5 

. 10/6 

30 m 

Figura VI-2 

117 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

% 

00 

80 

60 

-

4 
^ 

40[ 
I 

20 

* 

D 

< 

Χ 

* 

* 

* 

* 

* 

* 

π 

D 

π 

D 

u 

π 

χ 

[] 

Χ 

D 

Χ 

I 

χ 
I 

Χ 
I 

χ 

Χ 

I 

n 
I 
Τ-15 Τ-16 Τ-17 T-19 T-18 T-4 T-3 T - 20 T-21 Τ-22 

1 

I 

I 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

π % DE F.ARCILLA 

x % DE F.ARENA 

* % DE F.LIMO 

VALOR M E D IO 

Figura VI-16 
Dispersion con hexametofosfato - Na. 

118-

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

% 

100 

T-15  T-16  T-17  T-19  T-18  T-4  T-3  T - 20  T-21  T-22 

SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

%  DE  F.ARCILLA 

%  DE  F.LIMO 

%  DE  F.ARENA 

Figura VI-17 
Dispersión con hexametofosfato - Na. 

119 

VI. Yacimiento de bentonite "Los Trancos" 

U U; 

ζ 

* 

* 

ili 

* 

. 

ίΚ Sí 

80 

60 

-

40 

-

20 

-

T-15 T-16 T-17 T-19 T-18 T-4 T-3 T-20 T-21 Τ-22 

ι 

ι 

ι 

ι 

ι 

ι 

Ι 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

* % DE ESMECTITA 

VALOR MEDIO 

Figura VI-18 
Mineralogía de la muestra total. 

% DE MINERALES ACCESORIOS 

T-15 T-16 T-17 T-19 T-18 T-4 T-3 T-20 T-21 

T-22 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

CRISTOBALITA 

CALCITA 

CUARZO 

BIOTITA 

i ll PLAGIOCLASA 

Figura VI-19 
Mineralogía de la muestra total. 

120-

ppm 

10000 

1000 Ξ 

100 

ro 

T­15 T­16 T­17 T­19 T­18 T­4 T­3 T­20 T­21 T­22 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

Ba 

Zr 

Cu 

Β 

Sn 

Pb 

I 

Figura VI­20 
Elementos traza. 

­< 
o 

CD 
Z¡ 

Q. 
CD 

ro 
3 

O 
co 

ω 
ZI 
o 
o 
ce 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

%  DE  AMORFOS 

T-15  T-16  T-17  T-19  T-18  T-4  T -3  T - 20  T-21  T - 22 

SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

S i 02 

I 

AI203 

F e 2 03 

Figura VI-21 
Muestra total. Contenido en amorfos. 

122 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

T-15  T-16  T-17  T-19  T-18  T-4  T-3  T-20  T-21  T-22 

SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

*~  Conductividad  (mS) 

-B- PH 

Figura VI-22 
Conductividad del extracto acuoso y pH. 

123 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

0,01 

T-15 T-16 T-17 T-19 T-18 T-4 T-3 T-20 T-21 T-22 

S I T U A C I ÓN RELATIVA DEL M U E S T R EO 

Si-IV 

AI-IV - *- Al-Vl 

Figura VI-23 
Formulas estructurales. 

T-15 T-16 T-17 T-19 T-18 T-4 T-3 T-20 T-21 T-22 

S I T U A C I ÓN RELATIVA DEL M U E S T R EO 

χ* 

χ-νι 

Χ*/2 

Figura VI-24 
Fórmulas estructurales. 

Puede observarse como la contribución de la carga octaédrica a la carga total es mayor 
en las montmorillonitas(M) que en las beidellitas(B). 

- 124 

P E R F IL 

DEL  Y A C I M I E N TO  DE  LOS 

T R A N C OS 

N 

S 

/ • U P E H F I C II 

I ^ 

EN  10  7B 

S U P E R F I C IE 

l·* 
\ 

A C T U AL 

SUPERFICIE  ACTUAL  (1988-89) 

B E I D E L L I T AS 

M O N T M O R I L L O N I T AS 

Figura VI-25. 

-< 
tu o 

CD 

~^-
O 
OL 
ro 
ti 
ro 

o 

o 
o 

VI. Yacimiento de bentonite "Los Trancos" 

m2/g 

1000 

8 0 0-

600 

4 00 -

200 

T-15 T-16 T-17 T-19 T-18 T-4 T-3 T - 20 T-21 T-22 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

^~ Muestra total 

"B— Fracción < 2 μιτι 

Figura VI-26 
Area superficial (m lg). 

- 126 

VI. Yacimiento de bentonita "Los Trancos" 

(meq/100g) 

120 

100 

T­15 T­16 T­17 T­19 T­18 T­4 T­3 T ­ 20 T­21 T­22 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

Ca2+ » M g2* r U Na 

Κ 

^ C CC 

Figura VI­27 
Capacidades y cationes de cambio. 

127. 

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

VII 

YACIMIENTO DE BENTONITA 
"MORRÓN DE MATEO" 

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

VII­I La zona de Escullos 

Los materiales de los alrededores de la Rambla de 

Escullos representan buena parte de la historia del 
volcanismo calcoalcalino de la región de Cabo de 
Gata. Allí se encuentran desde las brechas andesíticas 
preburdigalienses hasta las dacitas rojas del torto­
niense, con, prácticamente, todos los términos inter­
medios (Fernández Soler, 1987). 

Hacia el Sur y formando el flanco derecho de la 
Rambla de Escullos, se encuentra el área del Cerro de 
los Frailes, que posee una gran complejidad geológi­
ca. Al norte, flanco izquierdo de la Rambla de Escu­
llos, se encuentran una serie de edificios volcánicos 
que están relacionados con el último episodio erupti­
vo en torno al área de Rodalquilar. 

Uno de los materiales piroclásticos más extendidos 
constituye lo que Fernández Soler (1987) ha definido 
como la Unidad de Morrón de Mateo. Esta Unidad se 
caracteriza por la interestratificación de niveles epi­
clásticos y sedimentarios, ricos en fauna marina so­
mera (briozoos, pectínidos, ostreidos, etc), niveles se­
mejantes a caliches y niveles volcánicos de tipo 
hidromagmático ("base surge"). Estos últimos niveles 
son los que han sufrido una alteración hidrotermal in­
tensa que ha dado lugar a la formación del yacimien­
to de bentonita de Morrón de Mateo. La potencia de 
los niveles individuales de "surge" van disminuyendo 
desde el propio Morrón hacia la playa de Escullos, 
más al Este. 

La edad de la Unidad de Morrón de Mateo debe ser 

algo superior a los 9 millones de años, que es la de 
las dacitas rojas que la fosilizan en algunos puntos 
(Fernández Soler, 1987). Esta Unidad descansa sobre 
la brecha de las Pedrizas y está cubierta por un sedi­
mentario actual, además de por el mencionado volca­
nismo dacítico terminal. 

Vil.2 Selección del yacimiento 
de Morrón de Mateo 

En la depresión o Rambla de Escullos y sus cerca­
nías se localizan un gran número de afloramientos de 
materiales bentoníticos, que han sido objeto de estu­
dio por Caballero et al. (1985a). Algunos de ellos son 
pequeños episodios de alteración que no tienen ape­
nas interés económico pero sí desde el punto de vista 
genético. El conjunto de afloramientos y yacimien­
tos bentoníticos más cercanos a la zona es el si­
guiente (Caballero et al., 1985a) (Ver figura VII­1A 
en Anexo): 

■ Cortijo de la Loma. 

■ Cerro Amatista. 
■ Los Escullos. 
■ Cortijo del Gitano. 
■ La Isleta del Moro. 
■ Morrón de Mateo. 
■ La Capitana. 
■ Las Hermanicas. 
De acuerdo con los criterios de selección ya men­
cionados fue necesario excluir, para este proyecto, a 
los cuatro primeros, por contener cantidades notables 
de interestratificados ilita/esmectita. Del resto, sólo el 
yacimiento de Morrón de Mateo cumplía con el re­
quisito de poseer reservas importantes. Por estas ra­
zones se decidió elegirle como yacimiento de bento­
nita representante de la zona, aunque su mineralogía 
es un poco particular. 

VII.3 Antecedentes 

sobre las bentonitas 
de Morrón de Mateo 

Los datos disponibles, más antiguos, corresponden 
a la Tesis de Licenciatura de V. Augustin (1973), que 
se encuentra aún sin publicar. Este trabajo, dedicado 
más a la geoquímica regional, sólo trata las bentoni­
tas del yacimiento de Morrón de Mateo enunas pocas 
líneas. En los años de ese estudio (1971­72) el yaci­
miento estaba aún poco explotado y el material ex­
puesto era relativamente superficial. 

Según Augustin (1973), los materiales alterados de 

la falda sur del Morrón de Mateo debieron ser las to­
bas andesítico­piroxénicas correspondientes al volca­
nismo helveciense. Las coloraciones de los materia­
les alterados son blanco­amarillentas o bien 
amarillo­verdosas. Se presentan con una clara estrati­
ficación en alternancia de capas con diferente com­
pactación. Se realizó entonces un muestreo según la 
vertical del corte principal de explotación existente. 
Se tomaron cinco muestras, en ese sentido, siendo la 
Z­l lamas inferior. 

En la Tabla VII­Α se recoge el análisis mineralógi­
co de la muestra total y en la Tabla VII­B la compo­
sición química de las cinco muestras seleccionadas. 

Es de destacar el alto contenido en plagioclasa (con 

un contenido medio de 40% de anortita) y la presen­
cia de zeolitas. 

En la composición química resaltan los altos por­

centajes de hierro. 

En cuanto al origen de estas bentonitas, Augustin 
(1973) postula una alteración hidrotermal de los ma­

131 

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

teriales piroclásticos, con muy ligeras pérdidas de sí­
lice y alcalinos, que no alcanzan en conjunto el 2%. 

En  las  Tablas  VII-C/VII-H  se  muestra  un  resumen 

de los datos obtenidos por Caballero et al. (1985). 

Con objeto de extraer alguna información adicional 

de los escasos datos disponibles, se ha intentado ha­
cer un cálculo de las fórmulas estructurales de las es­
mectitas de este yacimiento a partir de los análisis de 
las Tablas VII­Α y B. Para ello, se han descontado 
del análisis químico los óxidos correspondientes a la 
fórmula de cada uno de los minerales no esmectíticos 
presentes. Este cálculo, aunque tiene errores eviden­
tes, puede suministrar una fórmula aproximada de las 
esmectitas. Una vez realizados los cálculos oportunos 
se ha obtenido la siguiente fórmula estructural media 
para las esmectitas de las bentonitas estudiadas por 
Augustin (1973): 

[Sh,79 ΑΙο,Ιί]  /A/2,26 Fe0£7 Mg\,W]  Χθ,82 020 
(OH)4 

En  esta  fórmula  queda  patente  el  alto  contenido  en 
hierro  octaédrico,  que  le  convierte  en  el  parámetro 
característico  de  las  esmectitas  de  este  yacimiento. 
La  composición  porcentual  de  la  capa  octaédrica  es 
Al 55%, Fe 21%  y Mg 24%. 

En  la época  de  ese muestreo  no  era visible  la  frac 
tura  existente  en  el  yacimiento,  al  menos  de  forma 
evidente.  La  explotación  ha  ido  avanzando  en  el 
tiempo  desde  las  cercanías  de  la  carretera  hacia  la 
fractura  (más  o menos  en  dirección  norte). La  longi 
tud  recorrida  desde  1971-72  hasta  ahora  ha  sido  de 
más  de  15m.  En  consecuencia,  las  muestras  de  Au 
gustin  (1973)  se encontraban  más  alejadas  de la  frac 
tura que las correspondientes  al muestreo  actual. 

Hay  que  tener  en cuenta  estas  diferencias  a la  hora 
de  contrastar  los  resultados  de  Augustin  (1973)  con 
las bentonitas del muestreo para el presente proyecto. 

Más  recientemente,  Caballero  et  al  (1985a)  efec 
tuaron  un  estudio  más  completo  del  yacimiento  de 
bentonita  de  Morrón  de  Mateo.  El  muestreo  se  hizo 
en los tres frentes  de explotación existentes en  1983 y 
totalizó quince muestras. 

La posición  de  éstos  frentes,  en  dirección  norte,  es 
intermedia entre el muestreo  actual y el realizado  por 
Augustin  (1973).  Caballero  et  al.  (1985a)  describen 
ya la fractura  N - S existente en el yacimiento, que no 
era  visible  cuando  Augustin  (1973)  realizó  su  estu 
dio.  Esta  fractura  pone  en  contacto  los  materiales 
bentoníticos  con  las  rocas  anfibólicas  en  masa  del 
Morrón  de  Mateo.  Aunque  el  mayor  número  de 
muestras  se  seleccionó  de  la  parte  central  del  yaci 
miento,  también  se  tomaron  otras  más  laterales  rela 
cionadas  con  niveles  calcareníticos,  algunos  de  ellos 
muy  fosilíferos. 

La  composición  química  de  las  bentonitas  (Tabla 
VII-C)  muestra  un  ligero  incremento  de  la  sílice res 
pecto  a los  datos  de  Augustin  (1973)  y  un  descenso 
en Ca, Mg y K. 

Siguen  existiendo  cantidades  notables  de  hierro, 
que quedan  más patentes  en  el  análisis químico  de  la 
fracción  fina  (Tabla  VII-D).  Los  contenidos  en  sus 
tancias  amorfas  (sílice,  hierro)  son  relativamente  im 
portantes (Tabla VII-E). 

El análisis mineralógico  demuestra que las bentoni 
tas  tienen  una  composición  muy  variable  con  nota 
bles  proporciones  de  minerales  accesorios  (Tabla 
VII-F),  tal  como  había  encontrado  Augustin  (1973). 
Es de destacar también  la presencia  de mordenita.  La 
fracción  fina  está  más  enriquecida  en  esmectita  pero 
continúan  apareciendo cantidades apreciables  de cris 
tobalita, mordenita y mica (Tabla VII-G). 

Por  otra  parte,  existe  una  gran  semejanza  entre  los 
valores  medios  de  las  fórmulas  estructurales  obteni 
das  por  Caballero  et  al.  (1985a)  y  los  calculados  a 
partir  de  los  análisis  de  Augustin  (1973)  (Tabla  VII-
H).  La única diferencia  observable es que el conteni 
do  en  hierro  octaédrico  es  algo  mayor  y  el  magnesio 
algo  menor  en  estas  últimas. Caballero  et  al.  (1985a) 
no incluyen las fórmulas  de todas las esmectitas  estu 
diadas,  probablemente  porque  la  suma  de  cationes 
octaédricos  supera  los  límites  permitidos.  Este  pro 
blema  será  tratado  extensamente  en  los  capítulos  si 
guientes. 

Del  conjunto  de  todos  estos  resultados  se  deduce 
que  el  yacimiento  de  bentonita  de  Morrón  de  Mateo 
tiene una mineralogía compleja,  pero  sus  peculiarida 
des  se  conservan  relativamente  constantes  a  medida 
que avanzan los frentes  de explotación  hacia el norte. 

VI 1.4  Geología del  yacimiento 
de Morrón de  Mateo 

Vil.4.1 Cartografía 

En las Figuras  VII-1B, VII-1C  y  VII-1D  (ver  Ane 
xo)  se  muestran  la  cartografía  de  la  zona  del  yaci 
miento de "Morrón de Mateo" y algunos cortes repre 
sentativos. 

Vil.4.2 Descripción de materiales 

A  continuación  se  relacionan  los  materiales  desde 

los más modernos  a los más antiguos. 

-132 

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

Cuaternario 

La  mayor  parte  de  la  zona  cartografiada  está  cu 
bierta  por  depósitos  recientes  de  pie  de  monte  con 
potencias  que  pueden  alcanzar  hasta  los  dos  metros; 
están constituidos por cantos y gravas procedentes  de 
los relieves  daciandesíticos  circundantes,  englobados 
en una  matriz  más fina  de arenas, limos  y arcillas. A 
veces  se  observan  recubrimientos  y  cementaciones 
carbonatadas.  Localmente,  confinados  en  la  desem 
bocadura  de  ramblas,  se encuentran  pequeños  abani 
cos aluviales con litologia muy  similar. 

Dacitas biotítico-anf ibólicas masivas 
y aglomerados 

Se suelen  presentar  formando  pitones,  diques y co 
ladas. En  esta zona  se presentan  pitones y coladas  en 
las inmediaciones  del cerro Morrón  de Mateo. 

En  general  están bastante  fracturadas,  a veces  afec 
tadas por alteraciones hidrotermales postumas, tienen 
colores rojizos  y  violáceos  que  contrastan  con los to 
nos grises y verdosos de las andesitas  anfibólicas  y el 
más oscuro de las rocas piroxénicas. 

Presentan  cristales  de  cuarzo,  biotita  y  hornblenda 
enclavados  en  una  pasta  casi  totalmente  vitrea,  con 
algunos microcristales  de cuarzo  y minerales opacos. 
La  matriz  es  más  abundante  que  los  fenocristales,  lo 
que les confiere una textura porfídica  vitrea. 

En  la ladera Este  de Morrón  de Mateo  aparecen  es 
tos  mismos  materiales  con  estructura  aglomerática, 
sobre los que se disponen las dacitas masivas. 

Tobas dacíticas 

Estos  materiales, junto  con  aglomerados  y  dacitas 
masivas, corresponden  al último ciclo del volcanismo 
de la zona. 

Se  trata  de  una  toba  muy  fina,  de  color  gris  claro, 
que presenta  cantos de diversos tamaños  de rocas an 
desíticas procedentes de emisiones  anteriores y en las 
zonas superiores algunos cantos dacíticos. 

Calcarenitas 

Se encuentran  depositadas  sobre las tobas  andesíti-

co-piroxénicas  estratificadas. 

Su  naturaleza  es calcárea  y  arenosa  con  fauna  muy 
abundante,  a  veces  mayoritaria  y  característica  del 
Helveciense.  En  la  base  presentan,  localmente,  can 
tos  muy  redondeados  y  cementados  con  carbonato 
cálcico. 

Tobas andesíticas piroxénicas 

Existen  dos  tipos,  claramente  diferenciados.  En  la 
parte sur predominan  las tobas andesíticas  estratifica 
das  que  presentan  localmente  una  fuerte  alteración, 
dando  lugar  a materiales  bentoníticos,  por  lo  que  se 
rán descritas más adelante, en el apartado  "Yacimien 
to de Morrón de Mateo". 

En  la  zona  norte y  nordeste  afloran  tobas  andesíti 
cas  que,  a  diferencia  de  las  anteriores,  no  presentan 
estratificación,  tienen coloraciones grisáceas y verdo 
sas,  aunque  predominan  los  materiales  finos,  y  pre 
sentan  fragmentos  milimétricos  o  centimétricos  de 
composición  andesítiea;  en  conjunto,  la  composición 
mineralógica  de esta toba es  similar  a la de las  ande 
sitas  masivas,  con  plagioclasa,  piroxeno  y  algo  de 
hornblenda parcialmente  alterada. 

En la parte nordeste, en las proximidades  del Corti 
jo  del  Paraíso,  aparece  un  afloramiento  andesítico  y 
más  aglomerático  que presenta estructura marina  (pi 
llow lavas) en esta zona. 

Constituyen  las rocas  más  antiguas  de  la  zona  car 
tografiada,  generalmente  se  encuentran  asociadas  a 
aglomerados  anfibólicos  si  bien,  en  el  área  descrita, 
aparecen  como  coladas  andesíticas  masivas  que  lo 
calmente presentan  disyunción  columnar. En  superfi 
cie se observan grandes cristales prismáticos de horn 
blenda  que  destacan  por  su  color  negro  brillante 
sobre el fondo  más claro y mate de la andesita. 

Se  alteran  fácilmente  dando  tonalidades  pardas  y 
pardorrojizas  en superficie  y desapareciendo  los  anfí-
boles que dejan  su huella en forma  de cavidades pris 
máticas. 

Vll.4.3  Yacimiento de bentonita 
"Morrón de Mateo" 

Se  encuentra  situado  en  la  zona  sur  de  Sierra  de 
Gata, en las proximidades  de Los Escullos, en la hoja 
1060  del  I.G.M.E.  correspondiente  al  Pozo  de  los 
Frailes, escala  1:50.000 y en el cuadrante I del mismo 
nombre a escala  1:25.000 del I.G.N. 

Presenta  características  muy  distintas  del  resto  de 
los yacimientos  de  Cabo  de Gata.  Los  materiales  es 
tán claramente estratificados  con niveles de  compaci 
dad muy  variables. Dichos niveles presentan  también 
composición mineralógica  distinta. En los más  altera 
dos  el  porcentaje  de  esmectita  oscila  entre  el 60  y el 
90%  (Augustin,  1973; Caballero et al. 1985a). 

Los materiales originales debieron  ser tobas andesí-
tico-piroxénicas  que  dieron  lugar  a  bentonitas  par-
doamarillentas.  Como  se  ha  indicado  anteriormente, 
estos materiales  corresponden  a niveles  de tipo  "base 

133 

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

surge"  originados  por  una  actividad  hidromagmática 
(Fernández  Soler,  1987). El hecho de que su  deposito 
se realizase  en  un  mar  somero  pudo  inducir  una  alte 
ración  precoz  de  los  materiales  piroclásticos.  Sobre 
esta  primera  impronta  de  alteración  actuó  otra  etapa 
alteradora, facilitada  por la gran fractura  N-S existente 
y que permitió la entrada de soluciones  hidrotermales. 
El  yacimiento  está  localizado  junto  a  la  carretera 
que  se  dirige  hacia  Escullos  y  se  explota  a  cielo 
abierto. (Figuras VII-2 y VII-3 del Anexo). 

VII.5 Muestreo de bentonitas 

La  especial  geometría  de  este  yacimiento  ha  obli 
gado  a  realizar  el  muestreo  en,  aproximadamente, 
tres  niveles  distintos.  Al  nivel  inferior  corresponden 
las muestras 5 y 23, al intermedio  las 6 , 24 , 25 y 26, 
y  al  nivel  superior  las  muestras  27  ,  28  y  29.  La 
muestra  30  se  tomó  haciendo  una  cata  fuera  del  área 
explotada de dicho yacimiento, para lo cual  fue  nece 
sario  el  desmonte  de  una  cobertera  cuaternaria  de  1 
m de  potencia. 

En  la Figura  VII-4  (del Anexo)  se muestra  la  posi 
ción  de la fractura  N-S  del yacimiento. La cercanía  o 
lejanía  de las bentonitas  a la  fractura  parece  provocar 
pequeñas variaciones entre ellas. 

La superficie  aproximada  de muestreo, sin conside 
rar la muestra 30, es de unos  10.000 m2. En  el esque 
ma adjunto,  realizado  a escala  aproximada  de  1:1000 
se detalla la ubicación de las muestras (Fig. VII-4): 

MM:  5  ,6  ,23  ,24  ,25  ,26  ,27  ,28  ,29  y 30 

Las  bentonitas  son  mucho  menos  puras  que  en  los 
casos anteriores, presentan  coloraciones pardas y par 
do-amarillentas, con ciertos tonos verdosos, su aspec 
to  es  muy  terroso  y  de  compacidad  variable,  por  lo 
que  se fracturan  con facilidad;  las más puras  llegan  a 
presentar aspecto jabonoso pero siempre áspero. 

Una  vista  de  cada  punto  muestral  se  recoge  en  las 

Figuras VII-5 a VII-14 del Anexo. 

VII.6 Datos analíticos 

Vll.6.1 Análisis granulométrico 

En  las  Tablas  VII-I/L  se  muestran  los  resultados 
obtenidos. Al igual que en los otros yacimientos estu 
diados,  se ha realizado  el análisis granulométrico  con 
dos  tipos  de  agentes  dispersantes:  Hexametafosfato 
sódico  y  Carbonato  sódico.La  dispersión  con  carbo 
nato  sódico  provoca  la  práctica  desaparición  de  las 
fracciones  limo  (Tablas  VII-J y L), lo que  indica  que 

esta  fracción  está  compuesta  esencialmente  por  agre 
gados  de  partículas  de  esmectita.  Por  esta  razón,  el 
tratamiento  con  Hexametafosfato  sódico,  que  es  más 
suave,  no  logra  desagregar  los  limos  en  particular 
más  finas.  En  esencia,  con  este  dispersante  los  por 
centajes  de  limos  son  más  altos  y  la  arcilla  más  baja 
que con carbonato  sódico. 

Dentro  de  las  arenas,  la  fracción  gruesa  es  minori 
taria.  En  las  fracciones  arena  obtenidas  con  ambos 
dispersante  apenas  se  pueden  reconocer  diferencias 
significativas  entre  ellas  (Figuras  VII-15  y  16).  Este 
hecho  indica que  en  ambos  casos  los  granos  minera 
les  han  debido  de  quedar  limpios  de  pequeñas  partí 
culas  adheridas. 

El estudio  de las  arenas  por microscopio  ha  confir 
mado  plenamente  este  hecho.  Se  observan  cristales 
limpios de cuarzo y plagioclasa  y cantidades  muy  in 
feriores  de  biotita  y  anfíbol.  También  se  observan 
granos translúcidos o blanquecinos  que deben corres 
ponder  a la cristobalita y tridimita.  Igualmente  se han 
encontrado  otros  granos  blanco-amarillentos  que  de 
ben de corresponder  a las zeolitas. 

El estudio  de la variación  de las propiedades  de  las 
bentonitas  a lo  largo  de  este yacimiento  se hace  algo 
difícil,  dada  la geometría  irregular  del  mismo. En es 
te caso no existió  la posibilidad  de un muestreo  sobre 
una  superficie  más  o  menos  plana;  por  el  contrario, 
hubo  que  tomar  las  muestras  en  tres  niveles  diferen 
tes,  como  se indicó  previamente.  Concretamente,  las 
muestras  5  y  23  corresponden  al  nivel  inferior,  las 
muestras 6, 24, 25 y 26 al medio, las muestras  27, 28 
y  29  al  superior  y, finalmente,  la muestra  30  se  tomó 
a unas  decenas  de metros  del yacimiento,  en un  nivel 
similar al  inferior. 

Otra  causa  que  puede  motivar  variaciones  espacia 
les es la existencia  de una fractura  en la zona  oriental 
del  yacimiento  (de  dirección  N-S)  y  a  partir  de  la 
cual  se  desarrolla  el  yacimiento.  De  alguna  manera 
las muestras  se pueden  ordenar también  por  distancia 
a la fractura,  además de por niveles distintos. 

De  esta  forma,  se  pueden  hacer  cuatro  grupos  de 
muestras,  teniendo  en  cuenta  los  cuatro  niveles,  y 
luego, dentro  de cada nivel,  se pueden  ordenar  según 
su  distancia  a la  fractura,  en  el  sentido  de  que  la  pri 
mera  muestra  es  la  más  cercana  a  ella  y  las  otras  se 
alejan  de la misma  en el orden  expuesto.  Las  secuen 
cias son, por tanto: 

a)  5-23 

b)  26-6-25-24 

c)  27-28-29 

d)  30 

134-

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

En  la Figura VII-16  se muestran  las fracciones  are 
na, limo y arcilla,  dispersadas en carbonato  sódico si 
guiendo  el  orden  anteriormente  descrito.  Puede  ob 
servarse  el  alto  porcentaje  de  arcilla  (72%  como 
valor medio). Un dato de interés es la variación en las 
fracciones  arcilla  y  arena  respecto  a la  distancia  a  la 
fractura.  En  todos  los  casos,  las  muestras  más  cerca 
nas  a  ella  (5,  26  y  27)  son  las  que  contienen  mayor 
proporción  de  arcilla  y  menor  de  arena.  Parece  que 
ha  existido  una  mayor  alteración  en  esos  puntos  que 
ha desagregado  y disuelto  los minerales de la arena y 
limo.  Este  fraccionamiento  representa  a pequeña  es 
cala  una  típica  aureola  de  alteración  hidrotermal  en 
las cercanías  de una  fractura. 

Si  se  elimina  la  muestra  30, por  sus  características 
anómalas,  el  valor  medio  de  arena,  limo  y  arcilla  de 
las bentonitas  tratadas  con los  dos agentes  dispersan 
te  (hexametafosfato  y  carbonato  sódico)  muestran 
que el porcentaje  de  arena es igual  (26%). El  limo  es 
muy  inferior  en  la  dispersión  con  carbonato  sódico 
(2%  frente  a 21%), y en  la  arcilla  ocurre  lo  contrario 
(72%  frente  a 53%). 

En  la  figura  VII-17  se  muestran  las  variaciones  en 
el porcentaje  de arcilla,  a lo largo del yacimiento, ob 
tenidas  con  cada  uno  de  los  agentes  dispersantes  uti 
lizados.  Puede  observarse  la  mayor  efectividad  en  la 
dispersión  producida  por  el  carbonato  sódico.  Ello 
hace  pensar  en  las  agregaciones  de  partículas  por 
puentes  de  sílice  amorfa,  que  los  ultrasonidos  y  el 
tratamiento químico dispersante no pueden  romper. 

Como  se indicará más adelante  al discutir los resul 
tados  mineralógicos,  la  suma  del  porcentaje  de  la 
fracción  arena  con  la  cantidad  de  esmectita  determi 
nada  por  DRX  es  cercano  a  100.  Es  una  indicación 
de que los limos  están  compuestos  esencialmente  por 
agregados  de láminas de esmectitas, tal como se indi 
có anteriormente. 

Se puede concluir que las bentonitas  del yacimiento 
de  Morrón  de  Mateo  son  bastante  arcillosas  aunque 
presentan  cantidades  notables  de  arenas.  Esta  carac 
terística es diferenciadora  del resto de yacimientos  de 
bentonita estudiados. 

Vll.6.2 Análisis mineralógico por DRX 

En la Tabla VII-M  se expone el análisis mineralógi 
co  de  la  muestra  total.  Son  de  destacar  los  notables 
porcentajes  de  esmectita  que  contienen  las  bentonitas 
de este yacimiento, a excepción  de la muestra 30 (Fig. 
VII-18).  No  obstante,  son  algo  inferiores  a  los  exis 
tentes en los yacimientos  de Serrata y Los Trancos. 

Algunos  de  los  minerales  accesorios  son  relativa 
mente  abundantes,  predominando  la plagioclasa,  que 
llega a alcanzar un  18% en la muestra E-25  (Fig. VII-
19).  Entre  el  resto  de  accesorios  merece  la pena  des 
tacar  algunos  que  son  característicos  de  este  yaci 
se  encuentran  pequeñas 
miento.  Por  ejemplo, 
cantidades  de dos zeolitas, clinoptilolita  y  mordenita, 
así como  de pirolusita.  Al estado  de trazas  se encuen 
tran dos carbonatos: huntita y magnesita. 

Todo ello hace que la composición  mineralógica  de 
las bentonitas  de este yacimiento  se pueda  considerar 
como muy peculiar dentro de los tres estudiados. 

La distribución  espacial  de los minerales  en el con 
junto  del  yacimiento  no  refleja  ninguna  tendencia 
clara.  Sólo  puede  reseñarse  un  ligero  incremento  de 
las esmectitas  en  las muestras más  cercanas  a la  frac 
tura existente en el yacimiento. 

La  muestra  E-30  debe  considerarse  como  atípica, 
ya que su composición  mineralógica es algo  diferente 
al resto, especialmente  en  sus contenidos  en calcita y 
cuarzo.  Por  esta  razón  se  le  excluye  en  los  cálculos 
de  los  valores  medios  de  algunas  de  las variables  es 
tudiadas. 

Por  otra  parte,  hay  una  evidencia  de  que  los  mine 
rales  no  esmectíticos  se concentran  en  las  fracciones 
mayores  de  20 m.  En  efecto,  como  puede  observarse 
en la Tabla VII-N, la suma del porcentaje  de esmecti 
ta  determinado  por  DRX  y  del  porcentaje  total  de 
arenas  (mayor  de 20 m ) es muy  próximo  a cien  (Fig. 
VII-20).  Por  consiguiente,  en  las  arenas  se  concen 
tran esencialmente  todos los minerales  accesorios. En 
la fracción  menor  de  2 m  las cantidades  de  esmectita 
son  muy  superiores,  como  puede  verse  en  la  Tabla 
VII-Ñ.  El valor  medio  deducido  es del  90%. La cris 
tobalita alcanza valores importantes  (máximo  14% en 
la muestra  E-26),  especialmente  en  algunas  muestras 
medianamente  alejadas  de la fractura  (6, 23, 24 y 25). 

El  tamaño  medio  de  los  cristales  de  esmectita,  se 
gún  el eje  "c", es  de 60 Å,  ligeramente  superior  al de 
otros yacimientos.  Todas  las  esmectitas  hinchan  per 
fectamente  con Etilénglicol,  dando los espaciados re 
gulares características. 

Un  aspecto  importante  a destacar es la presencia  de 
esmectitas  trioctaédricas  en  las  muestras  E-28,  E-29 
y  E-30, junto  a  las  dioctaédricas  normales  que  exis 
ten  en  el resto  de  las  muestras.  Así,  en  dichas  mues 
tras  aparece  la reflexión  (060)  a  1.52  -  1.53  Å, carac 
terística  de los minerales  trioctaédricos,  además  de la 
reflexión  a  1.49  -  1.50  Å  correspondiente  a los dioc-
taédricos.  En  el  resto  de  las  muestras  sólo  aparece  la 
reflexión  en torno  1.50  Å. Más adelante, en el estudio 

-  135-

VII. Yacimento de bentonite "Morrón de Mateo" 

químico de la fòrmula estructural, se intentará dedu­
cir el tipo concreto de esmectita trioctaédrica. 

La presencia de zeolitas (clinoptilolita y mordenita) 

en estas bentonitas debe responder a las especiales 
condiciones de depósito de los materiales piroclásti­
cos originales. Como se ha indicado previamente, 
existen evidencias de campo de que los materiales 
volcánicos se depositaron en un ambiente marino so­
mero (Fernández Soler, 1987), lo que debió favorecer 
en ese momento la formación de las zeolitas, tal co­
mo ocurre en el caso de numerosos depósitos de hia­
loclastitas (Hay y Iijima, 1968; Melson y Thompson, 
1973; Noak, 1981; entre otros). La acción de solucio­
nes hidrotermales a través de la fractura N­S del ya­
cimiento debió ocurrir en una fase posterior. En esta 
etapa se formaron las esmectitas y el resto de los pro­
ductos secundarios, tales como cristobalita, tridimita 
y pirolusita. Los carbonatos huntita y magnesita pue­
den estarasociados también a esta fase. En cuanto a la 
calcita, no es posible confirmar su origen hidrotermal 
o marino al no contar por el momento con datos iso­
tópicos. 

Una última cuestión es la presencia simultánea de 
cristobalita y tridimita. La primera es un constituyen­
te normal de las bentonitas de la región y también de 
otras del mundo (Grim y Güven, 1978). Sin embargo 
la tridimita es menos común. Es probable que su pre­
sencia sea una indicación de que ha existido una ma­
yor temperatura de alteración en este yacimiento. 
Puede concluirse indicando que las bentonitas del ya­
cimiento de Morrón de Mateo presentan una compo­
sición mineralógica muy peculiar. Las cantidades de 
minerales originales (plagioclasas, cuarzo, feldespato 
potásico, anfíboles o piroxenos) son notables, así co­
mo la presencia de zeolitas. A pesar de ello, los por­
centajes de esmectita son altos. Desde el punto de 
vista mineralógico estas bentonitas, aún cuando no 
sean las más idóneas para utilizarlas en las cercanías 
del "canister", pueden ser útiles como materiales de 
relleno y sellado en otras zonas de menores exigen­
cias técnicas. Finalmente, hay que reseñar que no se 
han observado variaciones mineralógicas importantes 
respecto a otros estudios anteriores de este yacimien­
to, lo que hace pensar que en el futuro no cabe espe­
rar tampoco ningún cambio. 

Vil.6.3 Análisis químico 

Vll.6.3.1 Elementos mayores 

En la Tabla VII­O se muestra el análisis químico 

de las bentonitas (muestra total). 

Respecto a otras bentonitas de la región de Cabo de 

Gata son de destacar los contenidos ligeramente ba­
jos de aluminio. Por el contrario, hierro, calcio, mag­
nesio y potasio presentan cantidades algo elevadas. 
Todo ello es consecuencia clara de la composición 
mineralógica observada. La presencia de minerales 
ferromagnésicos y feldespatos justifican, junto con 
los carbonatos, las subidas de dichos elementos. 

Los porcentajes de CO2 se correlacionan muy bien 

con los contenidos en calcita deducidos por difrac­
ción de Rayos X. 

Al comparar estos datos analíticos con los obteni­

dos por Caballero et al. (1985a) se puede asegurar 
que las bentonitas estudiadas son algo menos silíceas 
y algo más magnésicas que las antiguas. 

El análisis químico de la fracción menor de 2 m 
(Tabla VII­P) muestra diferencias significativas res­
pecto al de la muestra total. En efecto, la sílice y el 
magnesio son ligeramente más altos, mientras que 
calcio, sodio y potasio son más bajos. Todo ello está 
en perfecto acuerdo con la mineralogía, puesto que 
en esta fracción fina no existe tanta cantidad de car­
bonatos ni de minerales primarios. Las muestras E­
28, E­29 y E­30 presentan razones S1O2/AI2O3 y con­
tenidos en magnesio anormales, que deben ser la 
consecuencia de la presencia de la mezcla de esmec­
titas di­ y trioctaédricas. 

Los datos previos de Caballero et al. (1985a) mues­
tran una gran similitud con los actuales en la fracción 
<2 μπι. 

Espacialmente, no existe ninguna distribución par­
ticular de ningún elemento a lo largo del yacimiento. 
Sólo pueden observarse algunas tendencias anómalas 
hacia el oeste del yacimiento, que corresponden a las 
muestras atípicas mencionadas anteriormente. 

Vll.6.3.2 Elementos traza 

Los contenidos en elementos traza determinados en 

la muestra total de las bentonitas se muestran en la 
Tabla VII­Q y en la Figura VII­21. 

En conjunto, los valores encontrados para los dis­
tintos elementos coinciden con los obtenidos por Ló­
pez Ruiz y Rodríguez B adióla (1980) para rocas vol­
cánicas de la región de Cabo de Gata y con los de 
Caballero et al. (1986) para bentonitas procedentes 
de dichas rocas. Sólo se pueden citar como excepcio­
nes las altas concentraciones de estroncio y vanadio 
que contienen las bentonitas de este yacimiento. La 
concordancia en los contenidos en elementos traza 
entre rocas volcánicas y sus productos de alteración 
hidrotermal (bentonitas) ha sido puesta de manifiesto 
por Linares et al (1987). Estos autores han demostra­

136­

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

do que durante el proceso de formación de bentonitas 
hidrotermales se conservan en la bentonita la mayor 
parte de los elementos traza de la roca original. 

lente en sales, expresadas como CINa, no supera el 
1%, excepto en la muestra 30 que contiene además 
un alto porcentaje de carbonatos (Fig. VII­23). 

La distribución, tanto de las anomalías de Sr y V 
como del resto de los elementos no guardan especia­
les relaciones con la mineralogía ni con la posición 
de las muestras en el yacimiento. 

Todo el conjunto de resultados resalta la heteroge­
neidad típica de los materiales piroclásticos y de los 
productos de su alteración hidrotermal. 

Vll.6.3.3 Amorfos 

En la Tabla VII­R se muestran los resultados del 
análisis de materiales amorfos para la muestra total y 
la fracción menor de 2 μπι. 

Los valores de la sílice son bajos, con un 1 % como 

media en ambos tipos de muestras. Existe además 
una estrecha correlación entre ellos. Por otra parte, en 
la Figura VII­22 puede observarse una tendencia en 
el sentido de que las muestras más cercanas a la frac­
tura son las que contienen menores cantidades de síli­
ce amorfa. 

El contenido en alúmina amorfa es muy bajo 

(0,04% de valor medio), lo que en principio está de 
acuerdo con el tipo de solución hidrotermal (prob­
ablemente neutra) (Caballero et al. 1985a) y con el 
quimismo de las rocas volcánicas originales del yaci­
miento. La distribución de este elemento en el con­
junto del yacimiento es pareja a la de silice. 

Por otra parte, el hierro amorfo es el más elevado 
de los tres yacimientos estudiados (0,3% de valor 
medio). Se reafirma así la importancia del quimismo 
de la roca original. También existe una cierta tenden­
cia a aumentar el hierro amorfo a partir de la fractura 
existente en el yacimiento. 

Las diferencias en el contenido en amorfos entre la 

muestra total y la fracción <2μπι son mínimas. 

Finalmente, hay que indicar que estos resultados 
son muy similares a los obtenidos por Caballero et al. 
(1985). Solamente se puede destacar como diferencia 
una ligera disminución en la sílice amorfa en las 
muestras actuales. 

Vll.6.3.4 Conductividad y pH 

Los valores de pH son netamente alcalinos y tam­
bién más elevados que en los otros yacimientos estu­
diados. Esta elevación puede deberse a la salinidad 
existente y también a la presencia de cantidades im­
portantes de minerales ferromagnésicos que suminis­
tran valores de pH de "abrasión" más altos (Lough­
nan, 1969). 

Tanto en la conductividad como en el pH no se ob­
servan distribuciones particulares ni tendencias en el 
conjunto del yacimiento. Tampoco existe una rela­
ción clara entre ambas variables. 

Vll.6.4 Fórmulas estructurales 
de las esmectitas 

Como se recoge en la Tabla VII­T, sólo se han po­

dido calcular siete fórmulas estructurales de las es­
mectitas del yacimiento. La razón estriba en que las 
muestras E­28, E­29 y E­30 son en realidad una mez­
cla de dos esmectitas, di­ y tri­octaédricas. Este he­
cho, deducido previamente por DRX, se ha confirma­
do ahora, ya que en estos casos, al calcular la fórmula 
estructural se obtiene una suma de cationes octaédri­
cos muy superior a 4.2, que es el valor máximo reco­
mendado para los minerales dioctaédricos. Para di­
chas muestras se han llegado a obtener valores del 
orden de 4.5 o algo más. Las esmectitas trioctaédri­
cas tienen del orden de 6.0 cationes octaédricos. Por 
tanto, es muy probable que la cantidad de esmectita 
trioctaédrica en la mezcla no sea muy alta. 

Las muestras E­28, E­29 y E­30 están constituidas 

por esmectitas di­ y tri­octaédricas. 

Las esmectitas dioctaédricas de este yacimiento son 

de tipo montmorillonita, ya que la carga tetraèdrica 
es siempre inferior a la octaédrica. De todas formas, 
hay que indicar que la carga tetraèdrica es relativa­
mente elevada, por lo que, en ocasiones, tienden a 
acercarse a la beidellita (muestra E­26, por ejemplo). 
Sin embargo, cuando se aplican los criterios clasifi­
catorios de Güven (1988), se encuentra que estas es­
mectitas ocupan una zona muy próxima a la de las 
montmorillonitas férricas, por lo que deben clasifi­
carse como tales. 

Los valores de conductividad, su equivalente en sa­
les (CINa) y el pH se incluyen en la Tabla VII­S para 
la muestra total de las bentonitas. 

De las esmectitas trioctaédricas no se puede calcu­
lar su fórmula estructural, ya que están siempre mez­
cladas con otra dioctaédrica. 

Las conductividades de los extractos acuosos son 
comparativamente algo más elevadas que en otros 
yacimientos de la región. De todas formas, el equiva­

Otros hechos significativos son los altos conteni­
dos en hierro y magnesio octaédricos. El alto valor 
relativo del hierro (0,51 como valor medio) debe ser 

­ 137 

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

responsable del color pardo amarillento de estas ben­
tonitas. 

(Fig. VII­26). Este valor tiene que estar necesaria­
mente sobrestimado. 

Otro aspecto importante es la relativa homogenei­
dad de las esmectitas, como lo demuestran los bajos 
valores de las desviaciones típicas. 

La composición media octaédrica es: Al 61%; Fe 

12% y Mg 26%. 

Estos resultados son prácticamente coincidentes 
con los obtenidas previamente por Caballero et al. 
(1985a). El único hecho diferenciador es que las es­
mectitas actuales son algo más alumínicas. 

Finalmente, se puede indicar que las características 

cristalquímicas de estas bentonitas corresponden a 
materiales que proceden de rocas medianamente bá­
sicas y que no han sufrido un proceso muy intenso de 
alteración hidrotermal (Linares, 1987). 

Vll.6.5 Propiedades de adsorción 

Vil.6.5.1 Area superficial 

El área superficial determinada para la muestra to­
tal y para la fracción menor de 2μηι se recoge en la 
Tabla VII­U y en la Figura VII­24. 

En la muestra total los valores no son muy altos, lo 
que concuerda con la composición mineralógica. Hay 
que recordar que en estas muestras existe una canti­
dad notable de minerales accesorios no esmectíticos. 
De todas formas, los valores de área superficial ob­
tenidos se correlacionan muy bien con el contenido 
de esmectita, a través de la siguiente ecuación de re­
gresión: 

Area sup erf. (m11 g) = 0,4375 ■ %Esmectitaim6 

r = 0,9479 

A partir de esta ecuación se estima que, para el 
100% de esmectita, el área debe ser de 802 m2/g, que 
es justamente el valor teòrico de las esmectitas puras 
(Fig. Vn­25). 

En la fracción fina (menor de 2m) los valores del 
área son muy elevados, quizás excesivamente altos. 
Es probable que a este aumento contribuyan en forma 
significativa las pequeñas cantidades de zeolitas que 
prácticamente siempre acompañan a las esmectitas. 
El área superficial también se correlaciona en este ca­
so con el porcentaje de esmectita en la fracción fina. 
La ecuación de regresión obtenida es la siguiente: 

Area superf. (mig) = 0,2066 ■ %EsmectitahS335 

r = 0,9226 

De esta ecuación se deduce que la esmectita pura 
(al 100%) debe tener un área superficial de 960 m/g 

VII 6.5.2 Capacidad y cationes de cambio 

En la Tabla VII­V se muestran los resultados obte­
nidos para los cationes y la capacidad de cambio de 
la muestra total. Puede observarse que el complejo de 
cambio está dominado por Ca, Mg y Na, en propor­
ciones similares; el Κ es minoritario. 

La capacidad de cambio es relativamente alta para 
los contenidos en esmectita deducidos previamente. 
Este exceso de capacidad es una prueba más de la po­
sible contribución de las pequeñas cantidades de zeo­
litas existentes. Estas zeolitas tienen capacidades de 
cambio entre tres y cuatro veces más altas que las es­
mectitas (Sand y Mumpton, 1978). 

En la Figura VII­27 puede observarse claramente 

este efecto. Se incluyen dos rectas: una la de regre­
sión de los puntos experimentales y otra, la que co­
rrespondería exclusivamente a muestras con una es­
mectita de 100 meq/100g de capacidad de cambio, 
que es un valor teórico de ellas. Los números junto a 
los puntos de la gráfica indican el porcentaje de zeo­
litas presentes. Se observa que efectivamente, los 
puntos de las muestras que contienen zeolitas se ale­
jan de la recta teórica y poseen una capacidad de 
cambio mayor. 

Dividiendo el exceso de capacidad de cambio res­
pecto a esa recta teórica por el porcentaje de zeolitas 
en cada caso, se obtiene un valor medio para la capa­
cidad de cambio de las zeolitas de 330 meq/100g. Es­
te valor está en pleno acuerdo con los citados en la 
bibliografía para estos minerales (Sand y Mumpton, 
1978). 

El exceso de cationes (AC en la Tabla VII­V) sobre 
la capacidad de cambio debe corresponder a las sales 
solubles. En efecto, la correlación entre ambas varia­
bles es altamente significativa. La ecuación de regre­
sión obtenida es la siguiente: 

AC (meqllOOg) = -0,2068 + 10,1295 ■ Equiv. sales 
r = 0,9988 

Para la correlación entre exceso de cationes y con­

ductividad se obtiene la ecuación: 

AC (meq/100g) = -0,2104 + 5,9385 ■ Cond.(mS) 

r = 0,9988 

En la fracción menor de 2μπι (Tabla VII­W) los 
cationes de cambio se modifican debido a los trata­
mientos sufridos durante la obtención de dicha frac­
ción. Así, el Na ha desaparecido prácticamente, 
mientras que Ca y Mg se concentran. 

­ 138­

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

Tanto  en  la  fracción  fina  como  en  el  caso  de  la 
muestra total, existen unas buenas correlaciones  entre 
la  capacidad  de  cambio  y  el  porcentaje  de  esmectita 
presente,  tal  como  indican  las  ecuaciones  de  regre 
sión expuestas en las Figuras VII-27 y VII-28. 

La  densidad  de  carga  eléctrica,  calculada  teniendo 
en  cuenta  la capacidad  de cambio  de  la fracción  fina 
y  su  área  superficial  correspondiente,  suministra  un 
valor medio  de 0,112  C/m2,  que  es la más baja  de to 
dos los yacimientos. El intervalo  de valores oscila en 
tre 0,102 y 0,126  C/m2. 

Finalmente,  no  se  ha  observado  ninguna  distribu 
ción  espacial  determinada  en  el  conjunto  del  yaci 
miento. 

VII.7 Conclusiones parciales 

1.  El  yacimiento  de  bentonita  en  la  falda  Sur  del 
Morrón  de  Mateo,  cerca  de  Escullos,  es  uno  de 
los  más  complejos  de  la región  de  Cabo  de  Ga 
ta, no sólo por sus condiciones de emplazamien 
to sino también  por  sus características  mineraló 
gicas y  fisicoquímicas. 

2.  Las  bentonitas,  que  contienen  cantidades  nota 
bles de arenas  (26  % de valor medio),  presentan 
ciertas  dificultades  en  su  dispersión  en  agua. 
Concretamente, las fracciones  de los limos están 
constituidas  por  agregados  de  partículas  más  fi 
nas  de  arcilla  (esmectita),  que  no  se  destruyen 
durante el fraccionamiento  granulométrico. 

3.  El  área  superficial  y  la  capacidad  de  cambio  de 
las bentonitas  son relativamente  altos,  (476  m/g 
y  77  mg/100g,  respectivamente,  como  valores 
medios)  aunque  inferiores  a  los  de  otros  yaci 
mientos.  Los  cationes  de cambio  esenciales  son 
Ca,  Mg  y  Na,  que  se  encuentran  en  cantidades 
similares. 

4.  La composición  química  de las bentonitas, tanto 
en  sus  elementos  mayores  como  en  trazas,  co 

rresponde  con  las de  materiales  volcánicos  neu 
tros alterados  hidrotermalmente. 

5.  Aunque  la  mayor  parte  de  las  esmectitas  son 
dioctaédricas,  en  la zona  más occidental  del  ya 
cimiento  se  encuentra  una  mezcla  de  ellas  con 
una  pequeña  cantidad  de  esmectitas  trioctaédri-
cas. 

6.  Las  esmectitas  dioctaédricas  son  del  tipo  mont 
morillonita,  pero  con  carga  tetraèdrica  cercana 
al límite con las beidellitas;  su contenido  en hie 
rro octaédrico es elevado. 

7.  Junto  a cantidades  notables  de minerales  prima 
rios  existen  en  las  bentonitas  otros  minerales 
que  son  característicos  de  este  yacimiento,  en 
contrándose  zeolitas  (clinoptilolita  y  mordeni 
ta), y tridimita, (además de cristobalita). 

8.  El  modo  de  emplazamiento  y  la  presencia  de 
una  fractura  importante,  parecen  haber  condi 
cionado  la  génesis  de  este  yacimiento.  Así,  se 
postula  una  primera  etapa  de  alteración  durante 
el depósito  de los materiales  piroclásticos  en  un 
mar  somero  y otra  posterior,  en la que  actuarían 
soluciones  hidrotermales  a través  de  la  fractura. 
Las  zeolitas  debieron  formarse'  en  la  primera 
etapa y las esmectitas  en la  segunda. 

9.  En  general, existe una buena concordancia  entre 
los datos ahora obtenidos  y los descritos por Ca 
ballero  et  al.  (1985a), lo  que  indica  que  el  yaci 
miento está formado  por bentonitas  con  caracte 
rísticas  relativamente  homogéneas. 

lO.Aunque  estas  bentonitas  no  se  puedan  conside 
rar como  de una  alta calidad,  desde  un punto  de 
vista  mineralógico  y  fisicoquímico,  pueden  ser 
utilizadas  para los fines  del proyecto en  aquellas 
zonas  en  las  que  no  se  requieran  altas  exigen 
cias  tecnológicas,  o  incluso,  en  zonas  cercanas 
al  contenedor  de  residuos,  ya  que  las  altas  pro 
porciones  de  minerales  accesorios  pueden  per 
mitir  fabricar  briquetas  sin  necesidad  de  adicio 
nes de cuarzo. 

139-

VII. Yacimiento de bentonita "Morrón de Mateo" 

Tablas A a W 
del Capítulo VII 

VII. Yacimento de bentonite "Morrón de Mateo" 

TABLA VII­Α 
Bentonitas de "Morrón de Mateo". Análisis mineralógico. Muestra total (Augustin, 1973). 

Muestra 

Esmec. 

Cuarzo 

Plag. 

Crist. 

F.K. 

Pirox. 

Anfib. 

Zeoliit. 

Z­5 

Z­4 

Z­3 

Z­2 

2­1 

55 

79 

68 

90 

72 

Τ 

Τ 

— 

— 

— 

40 

21 

14 

7 

25 

— 

— 

8 

3 

— 

— 

— 

10 

— 

— 

— 

— 

Τ 

— 

3 

Τ 

— 

— 

Τ 

Τ 

5 

— 

Τ 

• Τ 

Τ 

Bentonitas de "Morrón de Mateo". Análisis químico de la muestra total (Augustin, 1973). 

TABLA VU­B 

Muestra 

S1O2 

AI2O3 

Fe2Û3 

CaO 

MgO 

Na20 

K2O 

H20+ 

Total 

Z­5 

Z­4 

Z­3 

Z­2 

Z­1 

59.27 

19.24 

59.14 

17.77 

60.05 

28.00 

58.40 

17.80 

59.57 

17.90 

5.53 

7.07 

6.80 

6.91 

6.27 

5.48 

4.96 

5.00 

5.27 

4.36 

4.02 

3.54 

3.00 

3.63 

3.74 

1.87 

1.25 

1.66 

0.83 

1.16 

1.81 

1.25 

1.66 

0.83 

1.16 

3.06 

100.28 

4.53 

99.86 

3.20 

99.45 

5.09 

4.69 

99.43 

99.59 

Bentonitas del yacimiento de "Morrón de Mateo". Análisis químico. Muestra total 
(Caballero et al. 1985a). 

TABLA Vll­C 

Muestra 

S1O2 

AI2O3 

Fe2Ü3 

CaO 

MgO 

Na20 

K2O 

H20+ 

Total 

Media 

64.29 

18.50 

S 

2.94 

1.70 

Máximo 

69.29 

20.71 

Mínimo 

58.91 

15.53 

4.78 

0.98 

6.85 

3.32 

2.61 

1.57 

6.38 

1.05 

1.51 

0.44 

2.52 

0.92 

1.78 

0.37 

2.28 

1.11 

0.72 

0.28 

1.35 

0.33 

0.79 

1.25 

4.84 

0.04 

4.54 

1.15 

6.39 

2.88 

143 

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

TABLA VII­D 
Bentonitas del yacimiento de "Morrón de Mateo". Análisis químico. Fracción menor de 2 um 
(Caballero et al. 1985a). 

Muestra 

S1O2 

AI2O3 

Fe2Û3 

CaO 

MgO 

Na20 

K2O 

Media 

61.02 

14.06 

S 

2.67 

3.03 

7.77 

2.13 

Máximo 

64.22 

17.48 

13.31 

Mínimo 

55.27 

9.17 

4.82 

1.22 

0.38 

1.76 

0.34 

7.08 

1.06 

8.98 

5.31 

0.89 

0.30 

1.44 

0.40 

0.51 

0.26 

1.09 

0.14 

H20+ 

7.48 

0.64 

8.23 

6.10 

TABLA Vll­E 
Bentonitas del yacimiento de "Morrón de Mateo". Amorfos. Muestra total (Caballero et al. 1985a). 

| 

Muestra 

Media 

S 

Máximo 

Mínimo 

% S1O2 

% Fe2Û3 

2.14 

1.30 

5.54 

0.85 

0.43 

0.18 

0.91 

0.19 

TABLA Vll­F 
Bentonitas de "Morrón de Mateo". Análisis mineralógico. Muestra total (Caballero et al. 1985a). 

Esmect. 

Cuarzo 

Plag. 

Crist. 

Mord. 

Cale. 

Mica 

Anfib. 

Media 

72.27 

S 

13.76 

Máximo 

Mínimo 

85 

40 

3.60 

2.56 

10 

0 

14.73 

11.80 

14 

7 

2.73 

6.03 

22 

0 

4.53 

3.36 

9 

0 

2.20 

2.88 

9 

0 

Τ 

— 

— 

— 

Τ 

— 

— 

— 

TABLA VU­G 
Bentonitas de "Morrón de Mateo". Análisis mineralógico. Fracción <2 um (Caballero et al. 1985a). 

Esmectita 

Mordenita 

Cristobalita 

Media 

S 

Máximo 

Mínimo 

82.47 

12.24 

100 

57 

6.53 

6.02 

16 

0 

6.60 

6.23 

17 

0 

Mica 

4.00 

4.17 

13 

0 

T. Esmect. 

69 

7 

82 

58 

­ 144 

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

Bentonitas del yacimiento de "Morrón de Mateo". Fórmulas estructurales de las esmectitas 
(Caballero et al. 1985a). 

TABLA VII-Η 

Muestra 

SIIV 

AIIV 

AIVI 

FeV' 

MgVI 

X+ 

Xv' 

£VI 

Medía 

7.792 

0.208 

2.355 

0.670 

1.168 

0.834 

0.587 

4.194 

S 

0.153 

0.153 

0.058 

0.072 

0.096 

0.101 

0.249 

0.104 

Máximo 

7.942 

0.365 

2.406 

0.739 

1.266 

0.907 

0.849 

4.272 

Mínimo 

7.635 

0.320 

2.292 

0.595 

1.074 

0.719 

0.354 

4.075 

TABLA VII-I 
Bentonitas del yacimiento de "Morrón de Mateo". Análisis granulométrico usando como dispersante 
hexametafosfato sódico. 

Muestra 

>0.63 

0.63-0.2 

0.2-0.063 

0.063-0.02 

0.02-0.0063 

0.0063-0.002 

<0.002 (mm) 

E-5 

E-6 

E-23 

E-24 

E-25 

E-26 

E-27 

E-28 

E-29 

E-30 

Media 

S 

0.80 

1.80 

2.64 

1.52 

3.17 

1.35 

1.22 

1.62 

1.18 

1.61 

1.69 

0.71 

9.99 

18.50 

17.40 

10.90 

16.60 

11.20 

6.91 

9.17 

10.00 

16.90 

12.76 

4.14 

11.00 

12.50 

12.40 

9.00 

11.90 

9.95 

9.53 

11.40 

12.00 

14.40 

16.55 

0.0 

6.54 

1.62 

4.69 

11.50 

3.46 

5.41 

5.92 

9.56 

8.01 

12.60 

6.93 

3.49 

11.70 

4.18 

5.64 

1.21 

5.07 

8.66 

3.87 

11.10 

9.94 

15.70 

7.71 

4.44 

9.56 

6.46 

3.74 

8.26 

3.84 

5.75 

10.50 

8.05 

4.49 

6.68 

6.73 

2.35 

50.28 

54.80 

53.30 

57.48 

55.87 

57.62 

61.94 

48.97 

54.25 

31.91 

52.64 

8.17 

TABLA Vll-J 
Bentonitas del yacimiento de "Morrón de Mateo". Análisis granulométrico usando como dispersante 
hexametafosfato sódico. 

Muestra 

E-5 

E-6 

E-23 

E-24 

E-25 

E-26 

E-27 

E-28 

E-29 

E-30 

Media 

S 

Arena 

21.84 

32.90 

32.60 

21.47 

31.74 

22.54 

17.67 

22.26 

23.29 

32.99 

25.93 

5.90 

Limo 

27.87 

12.28 

14.09 

21.04 

12.38 

19.83 

20.38 

28.75 

22.45 

35.09 

21.42 

7.50 

Arcilla 

50.28 

54.80 

53.30 

57.48 

55.87 

57.62 

61.94 

48.97 

54.25 

31.91 

52.64 

8.18 

145 

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

TABLA VII-K 
Bentonitas del yacimiento de "Morrón de Mateo".  Análisis granulométrico usando como dispersante 
carbonato sòdico. 

Muestra 

>0.63 

0.63-0.2 

0.2-0.063 

0.063-0.02 

0.02-0.0063 

0.0063-0.002 

<0.002 (mm) 

E-5 

E-6 

E-23 

E-24 

E-25 

E-26 

E-27 

E-28 

E-29 

E-30 

Media 

S 

1.23 

2.15 

2.48 

2.15 

2.41 

1.32 

3.85 

1.41 

1.37 

2.24 

2.06 

0.79 

9.89 

18.40 

17.90 

15.70 

15.80 

11.90 

5.73 

10.10 

10.90 

16.70 

13.30 

4.19 

9.11 

12.40 

12.50 

11.70 

11.70 

10.10 

7.24 

11.50 

12.60 

14.00 

11.28 

1.96 

1.69 

2.58 

1.11 

1.96 

1.49 

3.28 

0.10 

0.17 

3.53 

0.10 

0.10 

0.10 

0.10 

0.10 

0.10 

0.71 

3.79 

0.11 

11.30 

13.40 

2.72 

2.23 

1.86 

4.21 

0.10 

0.91 

0.10 

0.10 

5.21 

0.10 

0.10 

0.10 

1.16 

8.14 

1.60 

2.79 

77.90 

64.30 

65.80 

68.20 

68.50 

73.10 

82.90 

76.60 

70.20 

34.00 

68.15 

13.33 

TABLA VII-L 
Bentonitas del yacimiento de "Morrón de Mateo". Análisis granulométrico usando como dispersante 
carbonato sòdico. 

Muestra 

E-5 

E-6 

E-23 

E-24 

E-25 

E-26 

E-27 

E-28 

E-29 

E-30 

Media 

Arena 

20.20 

32.90 

32.90 

29.60 

29.90 

23.40 

16.80 

23.10 

24.90 

32.90 

26.70 

Limo 

1.90 

2.80 

1.30 

2.20 

1.60 

3.50 

0.30 

0.30 

4.90 

33.1 

5.20 

S 

5.8 

9.9 

Ardila 

77.90 

64.30 

65.80 

68.20 

68.50 

73.10 

82.90 

76.60 

70.20 

34.00 

68.2 

13.3 

-  146-

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

TABLA VII-M 
Bentonitas del yacimiento de "Morrón de Mateo". Análisis mineralògico por difracción de Rayos Χ. 
Muestra total. 

Minerales 

E-5 

E-6 

E-23 

E-24 

Ε-25 

Ε-26 

Ε-27 

Ε-28 

Ε-29 

Ε-30 

Media 

S 

71 

91 

73 

74 

10 

49 

72.10 

10.69 

12 

8.9 

4.17 

11 

— 

Esmectita 

82 

Plagioclasa 

Feldespato-K 

Cuarzo 

Anfíboles 

Píroxenos 

Clinoptilolita 

Modernita 

Cristobalita 

Tridimita 

Pírolusíta 

Huntita 

Yeso 

Mica 

Calcita 

Magnesita 

6 

4 

3 

— 

— 

1 

2 

— 

2 

— 

— 

— 

— 

Τ 

68 

11 

— 

1 

— 

— 

2 

10 

2 

2 

Τ 

— 

— 

4 

— 

72 

73 

7 

— 

3 

Τ 

Τ 

Τ 

6 

2 

3 

Τ 

— 

— 

7 

— 

9 

— 

2 

— 

— 

Τ 

7 

— 

5 

Τ 

— 

— 

4 

— 

68 

18 

— 

3 

Τ 

— 

Τ 

6 

1 

— 

Τ 

— 

— 

4 

— 

6 

— 

2 

Τ 

Τ 

2 

2 

10 

1 

3 

Τ 

— 

— 

3 

— 

3 

2 

1 

1 

1 

2 

Τ 

τ 

— 

1 

— 

— 

— 

— 

τ 

7 

4 

4 

2 

1 

2 

1 

Τ 

2 

— 

— 

Τ 

— 

— 

Τ 

8 

2 

4 

2 

2 

5 

— 

3 

— 

— 

— 

— 

— 

2 

— 

— 

— 

— 

5.65 

4.04 

3 

Τ 

1 

1 

1 

3 

— 

— 

— 

— 

3 

Τ 

3 

— 

1 

— 

3 

Τ 

— 

Τ 

13 

— 

2.4 

1.35 

— 

— 

— 

— 

— 

— 

— 

— 

— 

— 

TABLA VU-N 
Esmectita (DRX) más arena (análisis granulométrico). 

E-5 

E-6 

E-23 

E-24 

E-25 

E-26 

E-27 

E-28 

E-29 

E-30 

Mediia 

S 

91 

73 

74 

49 

18 

22 

23 

97 

33 

82 

72 

26 

98 

11 

6 

7 

% Esmect. (DRX) 

82 

% Arena (A.G.) 

22 

68 

33 

72 

33 

73 

21 

68 

32 

71 

23 

Esmect + Arena 

104 

101 

105 

94 

100 

94 

109 

95 

- 147 

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

Bentonitas del yacimiento de "Morrón de Mateo". Análisis mineralógico por difracción de Rayos X. 
Fracción menor de 2um. 

TABLA VU­N 

E­23 

E­24 

E­25 

E­26 

E­27 

Ε­28 

Ε­29 

Ε­30 

Minerales 

Esmectita 

Cristobalita 

Calcita 

Cuarzo 

Tridimita 

Sanidina 

Clinoptilolita 

Modernita 

E­5 

96 

3 

1 

— 

— 

— 

— 

— 

E­6 

88 

12 

— 

— 

— 

— 

— 

— 

90 

10 

— 

Τ 

— 

— 

— 

— 

Tamaño Esm. (λ) 

59 

65 

51 

89 

10 

— 

Τ 

1 

— 

— 

— 

71 

88 

11 

1 

— 

Τ 

1 

— 

— 

63 

84 

14 

1 

— 

Τ 

1 
τ 
τ 

51 

95 

Τ 

1 

— 

4 

Τ 

— 

Τ 

52 

91 

1 

1 

Τ 

5 

2 

Τ 

Τ 

65 

95 

2 

1 

— 

1 

1 

— 

— 

56 

79 

6 

9 

— 

3 

3 

Τ 

Τ 

84 

Bentonitas del yacimiento de "Morrón de Mateo". Análisis químico de la muestra total. 

TABLA VII­0 

Muestra 

Si02 , 

AI2O3 

Fe2Û3 

CaO 

MgO 

Na20 

K2O 

CO2 

H20+ 

Total 

E­5 

E­6 

56.86 

19.02 

5.15 

2.69 

5.43 

2.47 

1.10 

0.23 

7.47 

99.39 

56.15 

18.79 

4.28 

4.89 

5.39 

2.98 

0.85 

1.50 

5.95 

99.70 

E­23 

55.53 

17.82 

4.56 

5.53 

5­52 

2.32 

1.10 

2.60 

9.84 

99.01 

E­24 

56.62 

18.20 

4.75 

4.86 

4.94 

2.63 

E­25 

56.48 

18.35 

4.62 

4.58 

4.44 

2.42 

E­26 

58.46 

17.60 

4.41 

3.98 

4.58 

E­27 

56.93 

17.65 

5.13 

3.81 

5.28 

2.50 

1.87 

E­28 

57.83 

19.02 

4.04 

3.08 

3.99 

2.67 

0.96 

0.93 

1.47 

9.56 

99.72 

1.66 

11.50 

99.87 

1.17 

0.92 

11.25 

100­17 

1.23 

2.08 

— 

— 

12.07 

100.79 

11.22 

99.29 

E­29 

55.00 

19.59 

4.71 

4.48 

4.95 

3.03 

1.83 

0.54 

9.97 

99.24 

5.79 

9.66 

101.13 

1.83 

1.75 

9.84 

99.83 

1.90 

0.68 

E­30 

50.59 

15.76 

4.35 

8.75 

4.42 

Media 

56.05 

18.18 

4.6 

S 

2.16 

1.07 

0.35 

4.6 

1.6 

2.48 

2.53 

1.92 

1.31 

4.8 

0.51 

0.33 

0.45 

­ 148 

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

Bentonitas del yacimiento de "Morrón de Mateo". Análisis químico de la fracción menor de 2um. 

TABLA VII­P 

Muestra 

S1O2 

AI2O3 

Fe2Û3 

CaO 

MgO 

Na20 

K2O 

CO2 

H20+ 

Total 

E­5 

E­6 

59.20 

18.78 

5.46 

63.52 

16.51 

4.89 

E­23 

61.35 

17.18 

5.38 

E­24 

62.95 

16.97 

5.23 

E­25 

61.35 

16.46 

5.16 

1.18 

1.30 

1.82 

1.69 

1.60 

6.28 

5.78 

7.79 

0.76 

0.43 

0.51 

7.45 

100.05 

0.48 

' 0.35­

0.15 

6.93 

99.91 

0.72 

0.51 

0.18 

6.90 

99.83 

5.81 

0.61 

0.41 

0.18 

7.05 

100.90 

6.02 

0.53 

0.54 

0.66 

6.71 

99.03 

E­26 

62.12 

16.61 

4.85 

0.90 

E­27 

6.168 

17.02 

4.82 

E­28 

55.11 

20.27 

5.56 

1.66 

1.57 

5.82 

5.94 

6.65 

0.78 

0.89 

0.40 

7.33 

99.70 

0.55 

0.98 

0.48 

7.55 

100.68 

1.04 

1.59 

0.53 

7.79 

100.11 

E­29 

53.10 

21.83 

6.03 

2.25 

7.01 

E­30 

50.90 

13­62 

6.62 

7.32 

6.34 

0.79 

0.36 

1.10 

0.44 

7.14 

99.69 

0.41 

3.77 

9.59 

99.93 

Media 

59.12 

17.53 

5.40 

2.13 

6.14 

0.66 

0.72 

0.73 

7.44 

99.83 

S 

4.46 

2.27 

0.57 

1.86 

0.42 

0.20 

0.41 

1.08 

0.82 

0.52 

Bentonitas del yacimiento de "Morrón de Mateo". Contenido en elementos traza (ppm) muestra total. 

TABLA Vll­Q 

Muestra 

E­5 

E­6 

E­23 

E­24 

E­25 

E­26 

E­27 

E­28 

E­29 

E­30 

Media 

S 

Β 

33 

54 

32 

53 

39 

32 

68 

63 

51 

18 

44 

16 

V 

145 

163 

415 

380 

243 

469 

163 

174 

127 

293 

257 

125 

Cu 

11 

15 

6 

7 

11 

8 

9 

5 

7 

2 

8 

4 

Ba 

127 

662 

268 

289 

273 

310 

76 

235 

101 

329 

267 

165 

Cr 

11 

7 

17 

15 

9 

28 

8 

13 

11 

28 

■1.5 

6 

Pb 

44 

41 

26 

30 

36 

32 

42 

50 

44 

14 

36 

10 

Sr 

745 

563 

739 

479 

404 

1416 

332 

743 

393 

1372 

719 

387 

149­

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

TABLA VU-R 
Bentonitas del yacimiento de "Morrón de Mateo". Fases amorfas. Muestra total y fracción <2,um. 

Muestra 

E-5 

E-6 

E-23 

E-24 

E-25 

E-26 

E-27 

E-28 

E-29 

E-30 

Medía 

S 

Muestra total 

Fracción menor 2 

am 

%  SÎO2 

%  AI2O3 

%  Fe2Û3 

%  S1O2 

%Al203 

%  Fe2Û3 

0.51 

2.48 

1.26 

1.58 

1.37 

1.51 

0.48 

0.ñ50 

0.52 

0.61 

1.08 

0.67 

0.04 

0.04 

0.07 

0.04 

0.02 

0.01 

0.03 

0.02 

0.06 

0.03 

0.04 

0.02 

0.40 

0.33  ' 

0.31 

0.36 

0.36 

0.37 

0.20 

0.9 

0.21 

0.14 

0.29 

0.09 

0.47 

2.01 

1.42 

2.04 

1.20 

1.50 

0.51 

0.50 

0.65 

0.70 

1.10 

0.62 

0.02 

0.01 

0.03 

0.02 

0.02 

0.01 

0.05 

0.02 

0.07 

0.05 

0.03 

0.02 

0.36 

0.36 

0.42 

0.43 

0.44 

0.40 

0.21 

0.23 

0.26 

0.20 

0.33 

0.10 

TABLA VU-S 
Bentonitas del yacimiento de "Morrón de Mateo". Conductividad (mS), equivalente en sales (%) 
y pH de la muestra total. 

Muestra 

E-5 

E-6 

E-23 

E-24 

E-25 

E-26 

E-27 

E-28 

E-29 

E-30 

Media 

S 

Conduc. 

0.865 

1.381 

0.753 

1.040 

1.080 

1.035 

0.389 

0.652 

0.536 

2.390 

1.012 

0.56 

Equ.  Sal 

0.51 

0.81 

0.44 

0.61 

0.63 

0.61 

0.23 

0.38 

0.31 

1.40 

0.59 

0.33 

pH 

9.25 

8.79 

9.57 

9.30 

9.25 

8.89 

8.98 

9.34 

8.08 

10.0 

9..15 

0.52 

150-

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

TABLA VU-T 
Bentonitas del yacimiento de "Morrón de Mateo". Fórmulas estructurales de las esmectitas. 
Cálculo para O20(OH)4 

Muestra 

Silv 

AIIV 

AIVI 

Fevl 

MgVI 

X+ 

χν. 

E-5 

E-6 

E-23 

E-24 

E-25 

E-26 

E-27 

7.624 

0.376 

2.619 

0.518 

1.041 

0.883 

0.507 

7.675 

0.325 

2.565 

0.506 

1.112 

0.888 

0.563 

7.584 

0.416 

2.564 

0.549 

1.089 

0.899 

0.483 

4.202 

7.638 

0.362 

2.570 

0.529 

1.088 

0.889 

0.527 

4.187 

7.587 

0.413 

2.506 

0.540 

1.182 

0.911 

0.498 

4.228 

7.505 

0.495 

2.559 

0.528 

7.695 

0.305 

2.640 

0.434 

1.119 

1.104 

0.996 

0.501 

4.206 

0.875 

0.570 

4.178 

ZVI 

4.178 

4.183 

Media 

7.615 

0.385 

2.575 

0.515 

1.105 

0.906 

0.521 

4.194 

S 

0.064 

0.064 

0.044 

0.038 

0.042 

0.041 

0.033 

0.018 

Las muestras E-28, E-29 y E-30 están constituidas por esmectitas di- y tri-octaédricas. 

TABLA VI-U 
Bentonitas del yacimiento de "Morrón de Mateo". Area superficial de la muestra total (M.T.) 
y de la fracción menor de 2μπι en m/g. 

Muestra 

T-3 

T-4 

T-15 

T-16 

T-17 

T-18 

T-19 

T-20 

T-21 

T-22 

Medía 

M.T. 

633 

Ρ<2μπι 

895 

486 

770 

442 

793 

481 

822 

476 

816 

481 

656 

622 

859 

463 

746 

445 

875 

232 

624 

476 

785 

S 

109 

89 

151 

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

TABLA VII-V 
Bentonitas del yacimiento de "Morrón de Mateo". Cationes y capacidad de cambio (meq/1 OOg). 
Muestra total. 
Na+ 
31 

CCC 

Mg2+ 

Ca2+ 

E-5 

87 

34 

AC 

Zc 

82 

20 

K+ 

2 

5 

Muestra 

E-6 

E-23 

E-24 

E-25 

E-26 

E-27 

E-28 

E-29 

E-30 

Media 

S 

26 

29 

22 

20 

30 

32 

28 

30 

30 

26.7 

4.8 

31 

23 

26 

30 

27 

34 

.  24 

23 

22 

27.4 

4.6 

27 

25 

24 

23 

28 

22 

35 

31 

15 

26.1 

5.6 

2 

2 

2 

2 

2 

2 

2 

3 

3 

86 

79 

74 

75 

87 

90 

89 

87 

64 

78 

75 

75 

69 

81 

88 

85 

84 

56 

2.2 

0.4 

81.8 

8.5 

76.6 

9.8 

8 

4 

6 

6 

6 

2 

4 

3 

14 

5.8 

3.4 

Ca2*, Mg2*,  Na*, K* = Cationes cambiables; EC = Suma de cationes; CCC = Capacidad de cambio; AC  = Exceso de 
cationes (diferencia entre la suma de cationes y la capacidad de cambio). 

152-

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

Bentonitas del yacimiento de "Morrón de Mateo". Cationes y capacidad de cambio (meq/100g). 

TABLA VII-W 

Muestra total. 

Muestra 

Ca2+ 

Mg2+ 

E-5 

E-6 

E-23 

E-24 

E-25 

E-26 

E-27 

E-28 

E-29 

E-30 

Media 

S 

34 

38 

61 

55 

63 

45 

48 

35 

63 

46 

48.8 

11.2 

Na+ 
4 

1 

1 

1 

1 

7 

1 

7 

1 

4 

K+ 

3 

2 

3 

2 

2 

2 

2 

3 

3 

3 

55 

36 

30 

35 

30 

37 

49 

45 

32 

36 

38.5 

8.4 

2.8 

2.5 

2.5 

0.5 

ZC 

96 

77 

95 

93 

96 

91 

100 

90 

99 

89 

92.6 

6.6 

CCC 

97 

81 

92 

93 

90 

86 

94 

93 

96 

80 

90.2 

6.0 

AC 

-1 

-4 

3 

0 

6 

5 

6 

3 

3 

9 

3 

3.8 

Ca2*, Mg2*, Na*, IC = Cationes cambiables; ΣΟ = Suma de cationes; CCC = Capacidad de cambio; AC = Exceso de 
cationes (diferencia entre la suma de cationes y la capacidad de cambio). 

153-

VII. Yacimiento de bentonita "Morrón de Mateo" 

Figuras 15 a 28 
del Capítulo VII 

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Matéo" 

% 

100 

80 

-

40 -

20 

D 

D 

* 

Χ 

D 

* 
Χ 

π 

D 

D 

Χ 

Χ 

[] 

π 

χ 

D 

Χ 

I 

I 

I 

I 

Ι 

* 

Ι 

Ι 

ι 

E-30 E-29 E-28 E-27 E-24 E-25 E-6 E-26 E-23 Ε-5 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

α % DE F.ARCILLA 

VALOR MEDIO 

* % DE F.LIMO 

x % DE F.ARENA 

Figura VII-I5 
Dispersión con mexametofosato - Na. 

- 1 5 7-

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

% 

100 

80 ­

60 

­

40 

» 

20 ­

D 

D 

D 

LI 

Π 

D 

D 

π 

χ 

χ 

Χ 

Χ 

Χ 

Χ 

Χ 

Χ 

[] 

χ 

I 

* 

* 

¥ 

* 

f 

Ι 

* « 

E­30 E­29 E­28 E­27 E­24 E­25 E­6 E­26 E­23 Ε­5 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

α % DE F.ARCILLA 

— VALOR M E D IO 

* % DE F.LIMO 

x % DE F.ARENA 

Figura VII­16 
Dispersión con carbonato ­ Na. 

­ 158 

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

% 

100 

E-30  E-29  E-28  E-27  E-24  E-25  E-6  E-26  E-23  E-5 

SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

-&-  CARBONATO-Na 

~^~  HEXAMETAFOSFATO-Na 

Figura VII-17 
Porcentaje de fracción arcilla (según el dispersante utilizado). 

-  159 

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

α 

D 

D 

D 

α 

Μ 

% 

c 

] 

00 

80 

60 

40 

20 

n 
E-30 E-29 E-28 E-27 E-24 E-25 E-6 E-26 Ε-23 

ι 

ι 

Ι 

I 

ι 

ι 

Ι 

E-5 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

D % DE ESMECTITA 

VALOR MEDIO 

Figura VII-18 
Mineralogía de la muestra total. 

-30 E-29 E-28 E-27 E-24 E-25 E-6 E-26 E-23 E-5 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

PLAGIOCLASA 

■1 FEL.K 

CRISTOBALITA 

EMO PIROLUSITA 

Bl CUARZO 

■i CALCITA 

Figura VII-19 
Mineralogía de la muestra total. 

160-

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

% 

120 

100 

E-30  E-29  E-28  E-27  E-24  E-25  E-6  E-26  E-23  E-5 

SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

%  DE  ESMECTITA(DRX)  WËË  %  DE  A R E N A ( G R A N U L .) 

Areas acumuladas del contenido en esmectita (DRX) y arena (granulometria). 

Figura VII-20 

-  161 

ppm 

1 0 0 0 0^ 

1000 Ξ 

100 Ξ 

Oi 
rv3 

0> 
o 
3' 
CD 
3 

Q. 
CD 

8" 

-t 

O -. 
ο· 

φ ο 

E-30 E-29 E-28 E-27 E-24 E-25 E-6 E-26 Ε-23 

E-5 

SITUACIÓN RELATIVA DEL MUESTREO 

Β 

Cu 

Ba 

Cr 

Pb 

Sr 

Figura VII-21 
Elementos traza. 

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

E-30  E-29  E-28  E-27  E-24  E-25  E-6  E-26  E-23  E-5 
SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

Si02 

AI203 

Fe203 

Figura VII-22 
Muestra total. Contenido en amorfos. 
La línea continua representa un factor de distancia de la zona de fractura. 

163 

VII. Yacimento  de bentonita  "Morrón de Mateo" 

%  y  mS  (E.LOGARITMICA) 

pH 

E-30  E-29  E-28  E-27  E-24  E-25  E-6  E-26  E-23  E-5 

SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

-E3-

- *-

E Q U.  S A L ES 

(%) 

pH 

C O N D U C T I V I D AD 

( m S) 

Figura VII-23 
Conductividad el extracto acuoso, pH y equivalente en sales. 

-  164 

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

m2/g 

1000 

8 00 

6 00  -

4 00 

200 

E-30  E-29  E-28  E-27  E-24  E-25  E-6  E-26  E-23  E-5 

SITUACIÓN  RELATIVA  DEL  MUESTREO 

~*~~ Muestra  total 

"B— Fracción  < 2 um 

Figura VII-24 
Area superficial  (m Ig). 

- 1 6 5-

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

A. SUPERFICIAL (m ) 

1000 

800 

600 

400 -

200 -

20 

40 

60 
% DE ESMECTITA (DRX) 

80 

100 

120 

Figura VII-25 
Regresión entre contenido en esmectita y área superficial  (muestra total). 

-  166-

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

A. SUPERFICIAL (m ) 

1000 

800 

600 -

400 

200 -

20 

60 
40 
% DE ESMECTITA 

80 

100 

120 

Figura VII-26 
Regresión entre contenido en esmectita y área superficial de la fracción arcilla. 

167. 

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

C.C.C.  (meq/100g) 

120 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

CCC  (meq/100g)  -  21,9837  +  0,7575*(%  ESMECTITA) 

CCC  (100  meq/100g) 

20 

60 
% DE ESMECTITA  EN LA  MUESTRA  TOTAL 

100 

40 

80 

120 

Figura VII-27 
Rectas de regresión entre la capacidad de cambio y contenido en esmectita. 

168 

VII. Yacimento de bentonita "Morrón de Mateo" 

CCC (meq/100g) 

00 

95 

-

90 

85 

-

80 

75 

* 

/ 

* 

/ 

% 

* 

Ύ 

7Λ 

I 

I 

I 

I 

I 

I 

I 

I 

I 

I 

I 

I 

I 

70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98100 
% DE ESMECTITA EN LA FRACCIÓN ARCILLA 

Figura VII-28 
Regresión CCC - Porcentaje de esmectita en la fracción arcilla. 

169 

VIH. Resumen de características y selección de las bentonitas más idóneas 

VIII 

RESUMEN DE CARACTERÍSTICAS 
Y SELECCIÓN 
DE LAS  BENTONITAS 
MAS IDÓNEAS 

VIH. Resumen de características y selección de las bentonitas más idóneas 

A  continuación  se  realiza  un  estudio  comparativo 
entre  las  bentonitas  de  los  tres  yacimientos  estudia 
dos,  con  objeto  de resaltar  las características  identifi 
cativas de cada uno  de los yacimientos  y,  finalmente, 
deducir  las  bentonitas  más  idóneas  que  pueden  ser 
usadas como barrera en almacenamientos  de residuos 
radiactivos. 

VII."! Granulometria 

En la Tabla VIII-A se resumen los resultados obteni 

dos utilizando como dispersante el carbonato sódico. 

Se  puede  apreciar  que  en  Archidona  y  Morrón  de 
Mateo  los  porcentajes  de  arcilla  son  altos,  mientras 
que  en  Los  Trancos  sólo  se  alcanza  una  media  del 
38%  de  arcilla.  Sin  embargo,  este  bajo  valor  es  sólo 
aparente,  como  se  indicó  en  su  momento,  ya  que  es 
debido  a la dificultad  de  dispersión  de las  bentonitas 
de ese yacimiento.  En  este caso,  las  finas  láminas  de 
esmectita  se  agrupan  formando  agregados  que  po 
seen tamaños de limo e incluso de arena. 

Por  otra  parte,  en  el  caso  de  Morrón  de  Mateo,  el 
alto  porcentaje  de  arenas  (26%)  corresponde  verda 
deramente  a minerales  no  esmectíticos  heredados  de 
la  roca  original  o  neoformados  junto  a  la  esmectita, 
como  han  demostrado  el estudio  óptico  y el  difracto-
métrico. 

De  acuerdo  con Pusch  (1988; comunicación  perso 
nal),  el porcentaje  mínimo  deseable  de arcilla  granu-
lométrica,  para el uso  de las bentonitas  como  relleno 
y  sellado,  es  del  80%.  En  consecuencia,  se  puede 
afirmar  que  solamente  las  bentonitas  del  Cortijo  de 
Archidona,  en  la  Serrata  de  Níjar,  son  las  que  cum 
plen con este requisito. No obstante, las bentonitas  de 
Los Trancos  se comportan  coloidalmente  como  si tu 
vieran  porcentajes  de  ese  tipo,  ya  que  realmente  los 
porcentajes  de  esmectita  en  este  yacimiento  son  cer 
canos  al  cien  por  cien.  Incluso  en  el  yacimiento  de 
Morrón  de Mateo  existen  algunas  muestras  con  por 
centajes  de arcilla muy próximos al valor  recomenda 
do.  Si  se necesitasen  nominalmente  altos  porcentajes 
de  arcilla,  sería  aconsejable  usar  estas  bentonitas  en 
forma  homoiónica  sódica, de esta manera los  porcen 
tajes  de  arcilla  granulométrica  de  los  casos  desfavo 
rables alcanzarían valores correctos. 

VIII.2 Composición mineralógica 

global 

Los  resultados  del  análisis  por  difracción  de  rayos 

X se muestra en la Tabla VII-B. 

Son  de  notar  los  altos  contenidos  en  esmectita  en 
todos  los  yacimientos.  Incluso  el  valor  más  bajo  de 
Morrón  de Mateo  está forzado  a la baja,  ya que se in 
cluye  una  muestra  anómala  (E-30)  con  un  valor  del 
49%  de esmectita. 

Como  se ha indicado  al hablar  de la  granulometria, 
en el yacimiento  de Los Trancos  se obtienen  minera 
lógicamente  porcentajes  de  esmectita  cercanos  al 
cien  por  cien,  ya  que  gran  parte  de  las  fracciones  li 
mo y arcilla están constituidas por esmectita. 

El  yacimiento  de  Morrón  de  Mateo  es  el  que  pre 

senta mayor proporción de minerales accesorios. 

Puesto  que  la  cantidad  mínima  de  esmectita  reco 
mendada  por  Pusch  (1988)  para  las  bentonitas  más 
idóneas es del 60%, cabe concluir que desde el  punto 
de  vista  mineralógico  las  bentonitas  de  los  tres  yaci 
mientos  cumplen  ampliamente  este  requisito.  Ahora 
bien, hay que destacar que el yacimiento  de Archido 
na es el que hasta ahora cumple más  ampliamente to 
das las características  exigidas. 

Asimismo,  las  pequeñas  cantidades  de  calcita  en 
los  Trancos  y  Archidona,  permiten  cumplir  el  requi 
sito de no  superar el 6% de este mineral. 

VIII.3 Composición  mineralógica 

de la fracción fina 

La  fracción  menor  de  dos  mieras  de  las  bentonitas 
está  compuesta  esencialmente  por  esmectitas  en  los 
yacimientos  de  Los  Trancos  y  Archidona  (Tabla 
VIII-C).  En  Morrón  de  Mateo  existen  como  acceso 
rios un diez por ciento de minerales. 

Es  importante  indicar  que  cada  yacimiento  se  ca 
racteriza  por  una  asociación  típica  de  minerales  del 
grupo  de  las  esmectitas.  Así,  en  Archidona  existe 
montmorillonita,  mientras  que  en  Los  Trancos  coe 
xisten  beidellita  y  montmorillonita  y  finalmente  en 
Morrón  de Mateo  existe una mezcla  de montmorillo 
nita y  saponita. 

VIII.4 Composición química 

El  análisis  químico  de  elementos  mayores  y  trazas 
de las bentonitas muestra una estrecha relación  con  la 
mineralogía  y  el  tipo  de  roca  original  de  cada  zona. 
Su  estudio  comparativo  no  muestra  mayor  interés, 
máxime  cuando  no existen, por el momento, requisi 
tos  mínimos  exigibles  de  tipo  composicional.  Sólo 
habría que reseñar los altos valores  de V,  Ba y  Sr del 
yacimiento  de Morrón  de  Mateo  y  los  altos  conteni 
dos en Ba de algunas muestras del yacimiento  de Los 
Trancos. 

-173 

VIH. Resumen de características y selección de las bentonitas más idóneas 

Sin  embargo,  otras  características  químicas,  como 
contenido  en  sustancias  amorfas,  salinidad  y  tipo  de 
cationes cambiables,  sí son  susceptibles  de  discusión 
y comparación  (Tabla VIII-D). 

El  porcentaje  equivalente  de  sales,  deducido  a  par 
tir  de  la  conductividad  del  extracto  acuoso,  es  muy 
bajo,  y tiene como  característica  que va  incrementán 
dose  en  dirección  sur,  es  decir,  según  el  orden  Los 
Trancos-Archidona-Morrón  de Mateo. Esta tendencia 
es  una  prueba  más  de  la  existencia  de  un  cambio 
composicional  gradual  en  las  soluciones  hidroterma 
les  en  ese  sentido,  como  ya  pusieron  de  manifiesto 
Caballero et al.(  1985b). 

Las cantidades  de fases  amorfas  son también  bajas, 
aunque  en  Archidona  la  sílice  alcanza  valores  cerca 
nos a un  dos por ciento. En el caso del Fe y Al  amor 
fos  sus  cantidades  son  diez  veces  menores.  El  Fe 
amorfo  tiende  a  aumentar  hacia  el  sur,  mientras  que 
el aluminio hace lo contrario. 

El  quimismo  de  los  cationes  de  cambio  es  similar 
en  Archidona  y  Morrón  de  Mateo,  encontrándose 
cantidades  similares  de  Ca,  Mg  y  Na.  En  todos  los 
casos el potasio es mínimo. 

El  contenido  en  sales  y  en  sustancias  amorfas  no 
parece  que  pueda  ser  excluyente  para  ningún  yaci 
miento, ya que  sus valores  son bajos.  El que  los con 
tenidos  en  potasio  sean  mínimos  y  el  resto  de  catio 
nes de cambio  sean  similares, son características  muy 
favorables  en las bentonitas  de todos los yacimientos, 
para retardar  su posible transformación  en ilita. 

VIII.5 Fórmulas estructurales 
de las esmectitas 

En  la Tabla  VIII-E  se recogen  los  datos  compara 
tivos  de  las  esmectitas  de  los  tres  yacimientos  estu 
diados. 

En  el  caso  de  Los  Trancos  se muestran  los  valores 
medios  de cada uno  de  los tipos  de esmectita  presen 
tes:  montmorillonita  y beidellita.  El carácter  beidellí-
tico queda patente al ser muy  superior  la carga tetraè 
drica a la octaédrica. 

Comparando todos los términos  montmorilloníticos 
entre sí existen también  una serie de tendencias en di 
rección  Sur.  Así,  en  la  capa  octaédrica,  mientras  el 
aluminio  desciende en ese  sentido, hierro y  magnesio 
aumentan.  De  todos  ellos,  la tendencia  más  clara co 
rresponde  al hierro. 

Aunque  no existen  unos requerimientos  específicos 
sobre  el  tipo  de  esmectita  más  conveniente  para  su 
uso como  material  de barrera en  almacenamientos  de 

residuos  radiactivos,  es conveniente  hacer,  al  menos, 
las siguientes  reflexiones. 

Davitz  y  Low  (1970)  demuestran  que  la  capacidad 
de  hidratación  e  hinchamiento  de  las  esmectitas  au 
menta  al  disminuir  la  carga  total  de  las  láminas,  ya 
que  entonces  existe  una  menor  interacción  entre  las 
láminas  y  los  cationes  de  cambio  interlaminares.  De 
acuerdo  con  esto,  los  mejores  hinchamientos  se  ob 
tendrán  con  las bentonitas  de Archidona.  En  este  ca 
so la menor  carga  total  es el resultado  de  una  óptima 
combinación  de los contenidos  de aluminio  tetraèdri 
co  y  magnesio  octaédrico,  que  son  a  fin  de  cuentas 
los reguladores  de la carga total  de las láminas  de es 
mectita. 

Desde otro punto de vista, las bentonitas  con  mont 
morillonita  deben  preferirse  a  las  beidellíticas,  por 
que estas últimas, al poseer una alta carga  tetraèdrica, 
tienen  que  ser  más  susceptibles  de  transformarse  en 
ilita,  Así,  las  bentonitas  de  Archidona  son  las  que 
también  cumplen  con  este  requisito,  por  poseer  una 
menor carga tetraèdrica. 

VIII.6 Propiedades de adsorción 

En  la Tabla  VIII-F  se muestran  los  datos  compara 
tivos referentes  al área  superficial  y a la capacidad  de 
cambio  de  cationes,  tanto  para  la muestra  total  como 
para la fracción  fina. 

Como  cabía  esperar,  en  todos  los  casos  existe  una 
excelente  relación  entre  el  área  superficial,  la capaci 
dad  de  cambio  y  el  contenido  en  esmectita  de  todos 
los  yacimientos.  Así,  todas  estas  variables  son  altas 
en Los Trancos y Archidona y algo más bajas  en Mo 
rrón de Mateo. 

En  el  caso  de  Los  Trancos,  estos  resultados  de 
muestran  que  el  contenido  verdadero  en  arcilla  es 
mucho  más  alto  de los que  indica el  análisis  granulo-
métrico  y que es mucho  más real  el porcentaje  de es 
mectita deducido  por difracción  de rayos X. 

Estos  altos  valores,  especialmente  en  Los  Trancos 
y Archidona,  hace  que  las bentonitas  de ambos  yaci 
mientos  sean  óptimas,  por  su  alta  actividad  coloidal, 
para  su empleo  como  barrera, especialmente  en  cam 
po próximo. 

VIII.7 Conclusión 

Del  estudio  comparativo  se  puede  concluir  que  las 
bentonitas  del yacimiento de Cortijo  de Archidona  en 
la  Serrata  de Níjar  son  las  que  poseen  características 
más  adecuadas  para  su empleo  como  barrera  en  cam-

174 

VIII. Resumen de características y selección de las bentonitas más idóneas 

po próximo. Así, este yacimiento  debe  ser  considera 
do como el principal candidato. 

Las  bentonitas  del  yacimiento  de  Los  Trancos  no 
deben  excluirse  completamente,  ya  que  su  dificultad 
de dispersión  no debe ser un fuerte  condicionante ne 
gativo. Estas  bentonitas  pueden  utilizarse  para  zonas 
de menores exigencias técnicas. 

Las  bentonitas  de  Morrón  de  Mateo  podrían  utili 
zarse directamente para hacer briquetas compactadas, 
dado  su alto porcentaje  de  arenas, o bien  para relleno 
de galerías, pozos etc. 

Una  característica  común  a  todos  los  yacimientos 
estudiados  es que no existen  marcadas  tendencias es 
paciales  en  la  distribución  de  las  propiedades  dentro 
de los yacimientos, ni  tampoco  existen  grandes  dife 
rencias entre los valores obtenidos ahora y los obteni 
dos por el equipo en trabajos  anteriores. Todo ello in 
los  yacimientos  poseen  una  gran 
dica  que 
homogeneidad  en  sus  materiales,  que  no  debe  cam 
biar en el  futuro. 

Finalmente,  hay  que  indicar  que  no  existen  espe 
ciales  dificultades  en  la explotación  de los  yacimien 
tos. Asimismo poseen reservas más que  suficientes. 

-175 

VIII. Resumen de características y selección de las bentonitas más idóneas 

TABLA VIII-A 
Glanulometría. 

Yacimiento 

Los Trancos 

C. Archidona 

Morrón de Mateo 

Arena 

11(4.7) 

7(3.1) 

26 (5.7) 

Limo 

50 (8.6) 

5(3.2) 

2(1.5) 

Arcilla 

38(10.6) 

89 (3.2) 

72 (6.2) 

Los números entre paréntesis representan la desviación típica muestral. 

TABLA Vlll-B 
Composición mineralógica de las bentonitas. 

Mineralogía 

Los Trancos 

C. Archidona 

Morrón de Mateo 

Esmectita 

Cristobalita 

Tridimita 

Cuarzo 

Plagioclasa 

Calcita 

Biotita 

Piroxenos 

Anfíboles 

Feldespato-K 

Zeolitas 

Pirol usitas 

97 (2.3) 

1 (0.8) 

1 (1.0) 

7(0.9) 

Τ 

Τ 

— 

— 

— 

— 

— 

92 (4.0) 

2(1.4) 

2(1.1) 

3 (1.2) 

2 (1.6) 

1 (1.0) 

Τ 

— 

— 

— 

Τ 

72 (10.7) 

6 (4.0) 

3 (2.0) 

9 (4.2) 

4 (4.0) 

Τ 

1(1.3) 

1(1.2) 

2 (3.5) 

6(3.5) 

2 (1.4) 

- 1 7 6-

VIII. Resumen de características y selección de las bentonitas más idóneas 

TABLA VIII­C 
Mineralogía de la fracción arcilla. 

Mineralogía 

Los Trancos 

C. Archidona 

Morrón de Mateo 

Esmectita 

Cristobalita 

Cuarzo 

Biotita 

Calcita 

Feldespato­K 

Zeolitas 

­

CE. (mS) 

% CINaequiv. 

pH 

SÍO2 amorfo 

AI2O3 amorfo 

Fe2Ü3 amorfo 

Ca 

Mg 

Na 

Κ 

100 
τ 
τ 
τ 

— 

— 

— 

98 

1 

1 

— 

— 

— 

— 

90 

10 

10 

— 

Τ 
τ 
τ 

TABLA VIII­D 
Características químicas de las bentonitas. 

Los Trancos 

C. Archidona 

Morrón de Mateo 

0.32 

0.19 

7.73 

0.85 (0.088) 

0.14(0.026) 

0.08 (0.014) 

30 

55 

15 

1 

0.46 

0.27 

8.57 

1.92(1.38) 

0.09 (0.049) 

0.11(0.016) 

31 

33 

30 

3 

1.01 (0.56) 

0.59 

9.15 

1.08(0.67) 

0.04(0.018) 

0.19(0.093) 

27 

27 

26 

2 

Ca, Mg, Na, K= Cationes de cambio (meq/100 g); CE. = Conductividad del extracto acuoso. 

177 

VIII. Resumen de características y selección de las bentonitas más idóneas 

TABLA VIII­E 
Fórmulas estructurales de las esmectitas. 

Yacimiento 

Silv 

AI,V 

AIVI 

Fevl 

Mgvl 

X+ 

xv. 

XVI 

Los Trancos (B) 

7.440 

0.561 

3.099 

0.270 

0.812 

0.831 

0.270 

4.181 

Los Trancos (M) 

7.737 

0.263 

2.934 

0.244 

0.941 

0.848 

0.585 

4.119 

C. Archidona 

7.777 

0.223 

2.785 

0.328 

1.034 

0.816' 

0.593 

4.147 

Morrón de Mateo 

7.615 

0.385 

2.575 

0.515 

1.105 

0.906 

0.521 

4.194 

(Β) = Beidellita; (M) = Montmorillonita. 

TABLA Vlll­F 
Propiedades de la bentonita. 

Mineralogía 

Los Trancos 

C. Archidona 

Morrón de Mateo 

A. Sup. (M.T.) 

A. Sup. (F <2μηη) 

C.C.C. (M.T.) 

c.c.c.(F^m) 

652 (65) 

797 (65) 

97(8) 

103 (3) 

614 (74) 

717(29) 

92(12) 

102(8) 

476(109) 

786 (85) 

77(10) 

90(6) 

A. Sup. = Area Superficial (m/g); C.C.C. = Capacidad de cambio (meq/100 g); M.T. = Muestra Total; F<2um = Frac­

ción menor de 2 mieras. 

­ 1 7 8· 

IX. Bibliografía 

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184 

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

ANEXO DE PLANOS 
Y FOTOGRAFIAS 
DE LA PARTE A 

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Localización Geológica 

Cuaternario 

Volcanismo Neógeno 

Neógenc  y  Cuaternario indiferenciado 

Sustrato Bético 

Figura III.1. 
Esquema simplificado a partir de las hojas 1046 y 1060, escala 1:50.000 del IGME. 

187-

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Figura 111.2. 
Localización de los yacimientos: LT: Los Trancos;  RC: Rincón de las Caleras; PU: Pozo Userò; ML: Mata Lobera; 
MA/B:  La Valentina; V: Majada de las Vacas; RM: Rambla Méndez; VR: Vieja Rambla; PM: Palma del Muerto; PC1/2: 
Pecho de los Cristos; R: Rodalquilar; LA: Los Albacetes; A: Cortijo de Archidona; CA: Collado del Aire; CC: Cerro 
Colorado; CE: Cerro de Estrada; CL: Cortijo de la Loma; C Am: Cerro Amatista; BF: Boca de los Frailes; MM: 
Morrón de Mateo; LI: Isleta del Moro; LB: La Barranquea; LC: La Capitana; E: Escullos; LH: Las Hermanicas; CG: 
Cortijo del Gitano; T: Toril; LM: La Marranera; LPN: Loma Pelada Norte; LP: Loma Pelada; C: Caliguera; CM: Cerro 
del Marchai; VB: Vela Blanca; EC: El Corralete. 

188 

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Cortijo de Archidona 

»"»■■ « ι 
• · · *i 
­ « · · 
. . ­ *  Cuaternario 
• · · H 

10km 

ι 

ρ ! 11 Calizas Miocénicas 

Rocas Volcánicas 

Calizas Mesozoicas 

Localización de los yacimientos: CC: Cerro Colorado; CA: Collado del Aire; A: Cortijo de Archidona; PC1/2: Pecho 

de ios Cristos; PM: Palma del Muerto. 

Figura V.1 Α. 

­ 1 8 9­

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

CUATERNARIO  [ 

PLIOCENO 

Cobertera sedimentaria 
(Arcillas, arenas y cantos) 

Calcarenitas con ostreidos 

Calcarenitas bioclásticas 

Vitrófido 

Tobas poligénicas, tobas dacíticas 

MIOCENO 

Brechas piroclásticas de dacita y andesita 

Vitrófidos daciandesíticos 

Dacita antibélica 

Caliza brechoide 

Materiales bentonitizados 

MESOZOICO  [ 

Código de colores de la cartografía geológica del yacimiento de Cortijo de Archidona 

Figura V.1 Β 

- 190 

Figura V.1 C. 
Cartografía geológica del yacimiento de Cortijo de Archidona. E-1:10.000. 

CD 
Χ 
O 
Q. 
CD 

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O 
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CD 

3 

CD 

to 

ΈΗ-1:10.000 
EV-1:5.000 

ESQUEMA DEL YACIMIENTO 

Figura V.1 D. 
Cartografía geológica del yacimiento de Cortijo de Archidona. Cortes geológicos. 

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Cortijo de Archidona 

Vista general del yacimiento Cortijo de Archidona tomada desde la ladera E de Cerro Colorado. 

Figura V.3. 

Vista parcial del yacimiento Cortijo de Archidona desde la ladera N de Cerro Colorado. 

Figura V.4. 

193-

ESQUEMA DEL YACIMENTO 

C. Archidona  '\ 

CD 
Χ 
Ο 

α. 

CD 
TJ 
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Μ Η! 

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Ο 
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CD 
4* 

Figura V.5. 
Localización de las muestras. 

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Cortijo de Archidona 

­ W1· ■* ­ v­ . 

Figura V.6. 
Muestra S­1. 

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Figura V.7. 
Muestra S­2. 

195 

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Cortijo de Archidona 
arv 

m 

Figura V.8. 
Muestra S-7. 

Figura V.9. 
Muestra S-8. 

-  196 

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Cortijo de Archidona 

Figura V.10. 
Muestra S-9. 

Figura V.11. 
Muestra S-10. 

197-

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Cortijo de Archidona 

** ■ ■■·-£  Ϋ'-·.·-'  >vV,<  x Sa 

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Figura V.12. 
Muestra S-11. 

Figura V.13. 
Muestra S-12. 

198 

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Cortijo de Archidona 

Figura V.14. 
Muestra S-13. 

Figura V.15. 
Muestra S-14. 

199-

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Los Trancos 

Localización de los yacimientos: ML: Mata Lobera; VR: Vieja Rambla; RA: Rambla de Agua Amarga; RC: Rincón de 
las Caleras; LT: Los Trancos; J: Jayón; PU: Pozo Userò; MA/B: La Valentina; V: Majada de las Vacas; P: Plomo; 

CM: Cala Montoya; Β: Bornos; Η: Hortichuelas. 

Figura VI.1 A. 

- 2 00 

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

CUATERNARIO 

Π  Cobertera sedimentaria 

(Arcillas, arenas y cantos) 

Calizas 

Andesitas anfibólicas 

MIOCENO 

Aglomerados andesíticos 

Aglomerados anfibólicos 

Dacita anfibólica 

Aglomerados y tobas poligénicas 

Materiales bentonitizados 

Figura VUB. 
Código de colores de la cartografía geológica del yacimiento de Los Trancos. 

201 

N 
E MO.OOO 

IV) 
o 
ho 

Cartografía geológica del yacimiento de Los Trancos. E­1 MO.OOO. 

Figura VUC. 

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Il­il 

EH-1:10.000 
EV-ï.5.000 

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ESQUEMA DEL YACIMIENTO 

Figura VU D. 
Cartografía geológica del yacimiento de Los Trancos. Cortes geológicos. 

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Los Trancos 

Figura VI.3. 
Secado de bentonita en las inmediaciones del yacimiento de Los Trancos. 

I 

Figura VIA 
Vista parcial del yacimiento. Fotografía tomada desde la entrada O. 

- 2 0 4' 

t 

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17 

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ESQUEMA DEL YACIMIENTO 

Figura VI.5. 
Localización de las muestras. 

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Los Trancos 

i 

< 

ir 

I 

Figura VI.6. 
Muestra T-3. 

Figura VI.7. 
Muestra T-4. 

- 2 0 6-

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Los Trancos 

ï*&$*­­ι­·:'­Α­··*W¿l>­;­^ j . ­ ■ « ­ ­ ii 

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Figura VI.8. 
Muestra T­15. 

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It CS 

Figura VI.9. 
Muestra T-16. 

- 2 0 7-

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Los Trancos 

Figura VUO. 
Muestra T-17. 

Figura VU 1. 
Muestra T-18. 

208-

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Figura VU 2. 
Muestra T-19. 

v.M 
s 

Figura VU 3. 
Muestra T-20. 

2 0 9-

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Los Trancos  ■ 

^ ­ / ^ v^ ">Λ^ 

¿ ­ ­ ­

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Figura VI.14. 
Muestra T­21. 

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y 

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i­1*· 

Figura VU 5. 
Muestra T­22. 

2 1 0­

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Morrón de Mateo 

Localización de los yacimientos: CL: Cortijo de la Loma; C Am: Cerro Amatista; MM: Morrón de Mateo; CG:  Cortijo 
del Gitano; LI: La Isleta del Moro; E: Escullos; LC: La Capitana; LH: Las Hermanicas. 

Figura VII.1 A. 

211 

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Π  Cantos, gravas, arenas y limos 

CUATERNARIO 

Grava y arena 

" 1 Ζ] 
Jo° 

MIOCENO 

Cantos, gravas, arenas, limos y arcillas con 
enriquecimiento en carbonatos 

Duna fósil 

Dacitas biot ít ico-anf iból i cas rojo-violáceas 

Aglomerado dacítico 

Toba dacítica 

Calcarenitas 

Toba andesítiea piroxénica estratificada 

Toba andesítiea piroxénica 

Andesitas anfibólicas 

Materiales bentonitizados 

Código de colores de la cartografía geológica del yacimiento de Morrón de Mateo. 

Figura VII.1B. 

2 1 2-

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

II 

E  1:10.000 

Figura VIUC. 
Cartografía geológica del yacimiento de Morrón  de Mateo.  E-1:10.000. 

213 

NE 

^crra^^^affiaft­»­»^ 

II— II* 

MORRON DE MATEO 

EV­ï.5.000 

Carretera 

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3 
Φ 

hu 

ΕΗ­1:10.000 

Carretera 

ESQUEMA DEL YACIMIENTO 

Cartografía geológica del yacimiento de Morrón de Mateo. Cortes geológiicos. 

Figura VIU D. 

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Morrón de Mateo 

Figura VII.2. 
Vista desde la carretera. 

Figura VII.3. 
Vistas generales en dirección E-W. 

215 

c^ 

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E­118 000 

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ESQUEMA DEL YACIMIENTO 

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• 6 ·26 

•5 

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• 25 

•24 

•23 \ 

CARRETERA 

Figura VII.4. 
Localización de las muestras. 

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Morrón de Mateo 

. - W i . -î 

Zi m* 

Figura VII.5. 
Muestra  E-5. 

Figura VII.6. 
Muestra  E-6. 

2 1 7' 

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Morrón de Mateo 

Figura VII.7. 
Muestra  E-23. 

Figura VII.8. 
Muestra  E-24. 

- 2 18 

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Morrón de Mateo 

Figura VII.9. 
Muestra  E-25. 

Figura VIUO. 
Muestra  E-26. 

- 2 19 

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Morrón de Mateo 

Figura VIU 1. 
Muestra E-27. 

Figura VII.12. 
Muestra E-28. 

2 2 0-

Anexo de Planos y Fotografías de la Parte A 

Morrón de Mateo 

Figura VII.13. 
Muestra E-30. 

Figura VII.14. 
Muestra E-29. 

221 

PARTE Β 

ESTABILIDAD DE LAS BENTONITAS 
DE ALMERÍA 

EFECTOS DE LA TEMPERATURA 
Y SALINIDAD 

I. Introducción 

I 

INTRODUCCIÓN 

I. Introducción 

Las  especiales  condiciones  fisicoquímicas  que 
existen  en  las  cercanías  de  los  contenedores  de  resi 
duos radiactivos  de alta actividad  pueden  provocar  la 
transformación  o  destrucción  de  las  esmectitas  usa 
das como barrera en campo próximo.  Concretamente, 
el doble efecto  de la temperatura  y de los  electrolitos 
presentes  en  las  soluciones  de  percolación  son  facto 
res  que  favorecen  estos  cambios.  En  la  bibliografía 
existen numerosos artículos en los que se estudian  los 
procesos  de transformación  de las esmectitas  a mine 
rales  de tipo  ilita,  tanto  en  ambientes  naturales  como 
en  experiencias  de  laboratorio.  Sin  embargo,  a  pesar 
del  gran  número  de  trabajos  sobre  el  tema,  son  bas 
tantes  las  lagunas  en  el  conocimiento  del  proceso  de 
transformación  esmectita-ilita,  especialmente  en  lo 
referente  a la cinética y al mecanismo  del propio  pro 
ceso.  Incluso  los  intentos  de  profundización  en  este 
campo  han  conducido  a  nuevas  interpretaciones  de 
los mecanismos de interestratificación,  que es un pro 
blema crucial en la transformación  de los  filosilicatos 
en diferentes  ambientes geoquímicos. 

En  el  caso  actual, no  se  ha  querido  entrar  de  lleno 
en toda esta problemática,  sino mas bien  se ha inten 
tado  efectuar  unos  estudios  exploratorios  que  prepa 
ren  el  camino  a futuras  investigaciones,  dado  el  cor 
to  tiempo  disponible  para  el  desarrollo  del  presente 
trabajo. 

De todas formas,  se ha intentado cubrir una serie de 
objetivos  mínimos que son esenciales para toda la in 
vestigación  fumra  y que, ya de por sí, han  suministra 
do una información  muy valiosa. Así, se ha restringi 
do  el  problema  a  conocer  a  un  tiempo  determinado 
(21  días),  el  efecto  de  la  temperatura  (60-120  y 

175°C) y de la concentración  salina  (0,05  - 0,10  y 0,5 
M  en  C1K)  sobre  una  bentonita  tipo  del  yacimiento 
de  Archidona,  en  Serrata  de  Níjar,  Almería.  Los  re 
sultados  obtenidos  se  han  interpretado  por  una  vía 
poco  utilizada  en  la bibliografía,  pero  que  suministra 
indicaciones  sobre  el  modelo  del  proceso  de  interac 
ción mineral-solución.  Concretamente,  se han  utiliza 
do  ecuaciones  aplicadas  a  procesos  de  adsorción,  a 
partir  de  los cuales  ha  sido  posible,  además,  calcular 
los parámetros  termodinâmicos  del  proceso. Por  otra 
parte,  y  a  la  vista  de  las  pequeñas  variaciones  siste 
máticas  observadas  en el quimismo  de las  soluciones 
de alteración,  se ha elaborado  un  modelo  de  reacción 
que  ha  permitido  obtener  una  idea  aproximada  de  la 
longevidad  de las bentonitas. 

El  conjunto  de  resultados  obtenidos  clarifican  el 
modo  de  actuar  cara  a  investigaciones  futuras  y  su 
gieren  las posibles vías para conocer mejor  el posible 
proceso  de transformación  de  las  esmectitas  en  otros 
minerales más estables en las condiciones cercanas al 
"canister". 

Aunque  estaba  previsto  utilizar  una  única  muestra 
de  bentonita  para  este  trabajo,  se  ha  considerado 
oportuno  contrastar  puntualmente  los  resultados  con 
otras  muestras. De  esta  forma  se tiene  una  mayor  se 
guridad en las conclusiones generales. 

Es evidente  que, cuanto  mejor  sea el  conocimien 
to  de  los  mecanismos  de  la  reacción  de  transforma 
ción  de  las  esmectitas,  será  más  fácil  poder  actuar 
sobre  ella.  Concretamente,  es  muy  probable  que  se 
pueda  impedir  o  retardar  aquellas  reacciones  que 
tiendan  a  la  destrucción  de  las  esmectitas.  De  esta 
manera se podría  ampliar  su margen  de longevidad. 

227 

II. Metodología 

METODOLOGIA 

II. Metodología 

11.1 Materiales 

Para el estudio completo  se ha seleccionado  la ben 
tonita  S-1, perteneciente  al yacimiento  de  Cortijo  de 
Archidona,  Serrata  de  Níjar,  Almería,  que  es  el  que 
presenta  bentonitas  con  mejores  características.  Para 
los  estudios  comparativos  parciales  se  han  seleccio 
nado  además  las bentonitas  S-2  del  Yacimiento  Cor 
tijo  de Archidona, T-3  del Yacimiento  de los Trancos 
y E-5 del Yacimiento  de Escullos. 

En  la Tabla  II-A  se recogen  las características  más 
sobresalientes  de  las  muestras  seleccionadas.  En  to 
dos  los  casos  se ha  considerado  conveniente  utilizar 
la  muestra  total,  sin  separar  ninguna  fracción,  dado 
su  alto  contenido  en  esmectita  y  con  la  intención  de 

aproximarse  al caso  real  en  que  se utilizará  la  bento 
nita, sin ningún fraccionamiento  granulométrico. 

Para estudiar el efecto  de la salinidad  sobre las ben 
tonitas  se  han  usado  soluciones  de  C1K,  Merck.  Co 
mo  se  ha  indicado,  el  uso  de  una  solución  pura  de 
C1K es  una  simplificación,  pues  las  soluciones  natu 
rales son mas complejas  en composición.  Si se consi 
der^,  por ejemplo,  la composición  química  de las  so 
luciones existentes  en el almacenamiento  de  STRIPA 
(Atabek  et al.  1990)  se puede  observar  que el  potasio 
es minoritario. Los cationes importantes  son Na y  Ca, 
mientras que el Mg está en concentraciones  similares 
al  K.  La  razón  de  concentraciones  de  estos  cationes 
es41:13:1.4:1.0, tomando el potasio como unidad. La 
presencia  de estos  cationes,  distintos  del  potasio, tie-

Tablall-A 
Características de las bentonitas  utilizadas. 

Arena % 

Limo  % 

Arcilla % 

Esmectita % 

Plagioclasa % 

Cuarzo % 

Cristobalita % 

Calcita % 

S-1 

3.2 

4.5 

93.2 

95.0 

2.0 

1.0 

1.0 

1.0 

S-2 

9.8 

2.0 

88.2 

92.0 

3.0 

2.0 

2.0 

1.0 

Carga Tetraèdrica Es. 

0.327 

0.337 

S1O2 amorío % 

AI2O3 amorfo % 

Fe2Ü3 amorfo  % 

Area superficial (m2/g) 

pH 

C.C.C,  (meq/100  g) 

Na+cambio  (meq/100  g) 

K+cambio  (meq/100  g) 

Ca2+  cambio  (meq/100  g) 

Na2+ cambio  (meq/100  g) 

0.71 

0.07 

0.09 

691.0 

8.73 

107.0 

36.0 

2.0 

38.0 

35.0 

0.85 

0.09 

0.09 

558.0 

9.07 

88.0 

31.0 

3.0 

29.0 

31.0 

* Feldespato-K 4%,  Clinoptlloüta  1%,  Pirolusita 2%, Magnesita trazas. 

ES = Esmectita; C.C.C. = Capacidad de cambio de cationes. 

231 -

T-3 

10.2 

49.2 

40.5 

97.0 

1.0 

1.0 

1.0 

— 

0.120 

0.93 

0.13 

0.07 

723.0 

8.42 

95.0 

12.0 

2.0 

33.0 

48.0 

E-5 

20.2 

0.6 

79.2 

82.0 

6.0 

3.0 

2.0 
* 

0.376 

0.47 

0.02 

0.36 

633.0 

9.25 

82.0 

31.0 

2.0 

33.0 

48.0 

II. Metodología 

ne que tener un efecto de impedimento en el proceso 
de destrucción de las esmectitas. De todas ellas, sola­
mente el K es el que se puede adsorber en forma casi 
irreversible ya que, por su radio iónico, puede pene­
trar en los huecos tetraédricos ditrigonales (Brindley 
y Brown, 1980). Por tanto, el potasio es el elemento 
más nocivo, aún en pequeña proporción, para la des­
trucción de las esmectitas y el más idóneo para la for­
mación de ilita. 

La elección de las concentraciones de C1K se ha 
basado en tres supuestos que corresponden a ambien­
tes geoquímicos muy definidos. En forma muy gene­
ral, la concentración iónica en las aguas de ríos y la­
gos es del orden de 0,01 meqA, la de percolación de 
rocas de 0,1 meq/1 y la del agua del mar de 0,7 meq/1, 
expresando la salinidad total como C1K (Garreis y 
Christ, 1965). Por cuestiones de metodologia analíti­
ca y simplificación, se ha elegido como más diluida 
la de 0,05 meq/1 de C1K, algo más concentrada que la 
de ríos y lagos; la de 0,1 meq/1 como intermedia y la 
de 0,5 meq/1 como la más concentrada, aunque es al­
go menor que la del agua del mar. 

11.2 Métodos experimentales 

ciones de C1K (0,05, 0,1 y 0,5 Molar en C1K). En un 
caso (175°C) se han utilizado también las soluciones 
de 0,025 y 0,30 M en C1K. Las temperaturas de tra­
bajo han sido de 60, 120 y 175°C con un 'tiempo de 
reacción de 21 días en todas las experiencias. 

La presión en el interior de los reactores ha sido la 

propia correspondiente a la presión de vapor de las 
soluciones a cada una de las temperaturas considera­
das. Así, para las temperaturas de 60, 120 y 175°C, la 
presión fue de 0.2, 1.96 y 8.81 atmósferas (2 χ 104, 
1.96 χ IO5 y 8.81 χ IO5 Pa). 

Después de la reacción se analizaron las soluciones 

en equilibrio y la fase sòlida. Para ello se centrifugo 
la suspensión y se decantò la solución sobrenadante. 
Posteriormente, se lavó la pasta de bentonita con 
agua destilada tres veces, uniendo estas soluciones a 
la primera. De esta forma, se obtuvo para cada caso 
una solución y una fase sólida, que fue, finalmente, 
secada al aire. 

En las soluciones se determinaron: pH, conductivi­

dad y los contenidos en sílice y potasio, según los 
Métodos empleados anteriormente en el estudio de 
las bentonitas. 

En la Figura II­1 se esquematiza el plan experimen­
tal seguido. Se ha introducido, en reactores de teflón 
a presión con carcasa de aluminio (Fig. II­2), 2 gra­
mos de bentonita con 10 mi de cada una de las solu­

Los sólidos se analizaron por difracción de Ra­
yos­X (DRX), utilizándose Agregados Orientados 
(A.O.) solvatados con etilénglicol y en otros casos 
A.O. calentados a 300°C durante una hora. 

­ 2 32 

III. Resultados y discusión 

RESULTADOS Y DISCUSION 

II. Resultados y discusión 

"ι 

REACTOR A PRESION 

2 g DE BENTONITA 

10 ml. S O L U C I ÓN CIK 

( 50 ml DE CAPACIDAD) 

T E M P E R A T U R A: 6 0, 120, 175 fiC 

SALINIDAD: 0 . 0 5, 0 . 1, 0.5 M CIK 

T I E M P O: 21 DIAS 

ι 

SOLUCIÓN 

FASE SOLIDA 

\ 

ΡΗ 

\ 

C O N D U C T I V I D AD 

\ 

S I L I CE ΕΝ E Q U I L I B R IO 

/ 

Κ E Q U I L I B R IO 
Ι 

Κ A D S O R B I DO 

I 

CÁLCULOS DE A D S O R C I ÓN 

CÁLCULOS T E R M O D I N Â M I C OS 

\ 

M.E.B. 

A.O. + E.G. 

RAYOS X 

< 

A.O. ♦ 3 00 »C 

CÁLCULOS P R E L I M I N A R ES 

DE L O N G E V I D AD 

Figura 11­1 
Esquema de trabajo. 

235 

Resultados y discusión 

T E F L ON 

1 

A L U M I N IO 

■ 

Figura 11-2 
Reactor a presión. 

236 

Resultados y discusión 

III­1 Análisis de la fase sòlida 

III.1.1 Análisis por difracción 

de rayos χ 

Se han obtenido diagramas de Agregado Orientado 
(A.O.) solvatados con Etilénglicol (EG) y calentados 
a 300°C. En el primer caso se ha investigado si existe 
o no un perfecto hinchamiento a 17 Å, que es el espa­
ciado basal teórico del complejo esmectita­EG y si 
las reflexiones basales corresponden a órdenes racio­
nales. En el segundo caso se ha comprobado si existe 
contracción a 10 Å como corresponde a la deshidra­
tación de la interlámina de esmectita, con sus órdenes 
correspondientes, o por el contrario aparecen refle­
xiones superiores a 10 A, indicativas de componentes 
cloríticos. 

Además de estas observaciones se ha evaluado la 
razón de las áreas de los picos correspondientes a las 
reflexiones (001) con EG y calentadas a 300°C, así 
como el tamaño de los cristales de las esmectitas me­
diante la ecuación de Scherrer (Tabla III­A). 

Finalmente, se ha intentado aplicar el método de 
Reynolds (1980) para deducir si existen indicios de 
interestratificación con ilita o mica. 

La razón de áreas de la reflexión (001) de los picos 
a 17 y a 10 Å de los diagramas con EG y calentados 
a 300°C, se representa en las figuras III­l, III­4 y III­
6. En todos los casos se observa un ligero descenso 
de la razón de áreas en las adiciones de C1K 0.05 y 
0.10 M, y un descenso mayor para la concentración 
de C1K de 0.50 M. De acuerdo con Schultz (1978) 
este hecho es indicativo de ocupación interlaminar 
por potasio y, en su caso, de una posible existencia 
de interestratificación. 

Por otra parte, en las figuras III­2, III­3, III­5, y III­
7 se muestra la variación del tamaño de los cristales 
de esmectita en función de la salinidad. Son de desta­
car dos hechos; el descenso suave del tamaño en las 
muestras solvatadas con EG y la disminución más 
acusada del tamaño en las muestras calentadas, a 
300°C. 

En este último caso los cristales disminuyen apro­

ximadamente a la mitad de tamaño respecto a la 
muestra sin tratar. Estas variaciones en el tamaño 
pueden indicar que los paquetes de láminas que for­
man los agregados cristalinos de las esmectitas se 
rompen durante el tratamiento hidrotermal. 

El problema más importante que debe abordarse es 
si, efectivamente, existe neoformación de láminas de 
ilita. Para resolver este problema se ha intentado apli­
car el método Newmod de Reynolds (1980) por com­

paración de diagramas de rayos X calculados con los 
correspondientes experimentales. Los intentos de 
aplicación han sido fallidos, tal como se indica a con­
tinuación. La observación de los diagramas de A.O. 
con EG de las distintas bentonitas tratadas suministra 
los siguientes resultados: 

a) Las bentonitas originales (S­1, S­2, E­5, T­3) 
muestran diagramas típicos de esmectitas sin 
ningún signo de láminas de ilita o de interestra­
tificados. 

b) Las bentonitas tratadas a 60, 120 y 175°C, a 

las concentraciones de 0.05 y 0.10 M en C1K, 
muestran todas las reflexiones características 
del complejo esmectita/EG. Así, se observan 
perfectamente los órdenes de la serie basal a 
partir del primer "pico" a aproximadamente 
17 Å. 

Tanto en este como en los "picos" de los restan­
tes ódenes, se encuentran pequeñas variaciones 
que parecen corresponder a las diferentes carac­
terísticas cristalquímicas de cada una de las es­
mectitas en estudio (Srodon, 1980). 

c) Todas las bentonitas tratadas con C1K 0.50 M e 

independientemente de la temperatura muestran 
un diagrama de difracción diferente. Así, el pri­
mer "pico" hincha solo a aproximadamente 15 
A. En algún caso tiende a iniciarse un pequeño 
hombro en la bajada de dicho "pico" y que co­
rrespondería a espaciados en torno a los 9 Å. 
Así mismo, desaparece el pico a 8.5 Å, y el de 
5.6 Å se aplana y se transforma en una banda 
muy difusa en torno a los 5 Å. La reflexión 
(005) a unos 3.4 Å se conserva (Fig. III­8). 

De acuerdo con estos hechos no es posible ha­
blar de formación de láminas de mica o ilita, por 
el contrario, debe pensarse en la "formación" de 
una esmectita potásica, especialmente en los ca­
sos descritos en el párrafo anterior (Van Olp­
hen, 1966; Mamy y Gaultier, 1976). 

d) Solamente por la incipiente aparición del hom­
bro a 9 Å se podría pensar en indicios de inte­
restratificación esmectita/mica, pero sus efectos 
en el diagrama de difracción son tan insignifi­
cantes que es imposible emplear con cierta ga­
rantía el método de Reynolds o cualquier otro 
equivalente. 

En conclusión; del estudio por DRX de las bento­
nitas tratadas a diversas temperaturas y con varias so­
luciones potásicas, se deduce que a bajas y medias 

237 

III. Resultados y discusión 

salinidades no existe  ningún  cambio respecto  al ma 
terial  original.  En  los  sistemas  con  mayor  salinidad 
existen  esmectitas  potásicas  típicas  y  solo  cabe  una 

pequeñísima posibilidad, no cuantizable, de que exis 
tan indicios de interestratificación  o formación  de al 
guna lámina discreta de ilita. 

Tabla III-A 

T'C 

CIKM 

Tamaño 
E.G. (À) 

Tamaño 
300 Ό 

Pico 17Å 
E.G. 

Pico 10Å 
E.G. 

Area 
EG/300 'C 

60 

S-1 

120 

175 

0.05 

0.10 

0.50 

0.05 

0.10 

0.50 

0.05 

0.10 

0.50 

Natural 

60 

S-2 

120 

175 

0.05 

0.10 

0.50 

0.05 

0.10 

0.50 

0.05 

0.10 

0.50 

Natural 

E-5 

175 

Natural 

T-3 

175 

0.05 

0.10 

0.50 

0.05 

0.10 

0.50 

Natural 

79 

79 

52 

88 

88 

41 

100 

100 

61 

86 

76 

76 

53 

77 

76 

46 

78 

79 

46 

77 

56 

56 

66 

65 

63 

63 

43 

51 

4040 

2975 

2600 

2655 

1940 

2100 

4507 

2760 

1849 

4107 

3678 

3302 

2059 

3040 

2826 

2407 

2160 

3960 

1593 

3729 

1773 

1536 

805 

1523 

3450 

2826 

1155 

2830 

1380 

1152 

1720 

937 

673 

1386 

1120 

1352 

1235 

1395 

1295 

1405 

1450 

1318 

1435 

1848 

877 

1400 

1385 

1304 

870 

781 

772 

744 

1097 

1316 

1183 

1050 

2.93 

2.58 

1.51 

2.83 

2.88 

1.51 

4.02 

2.04 

1.50 

2.94 

2.84 

2.35 

1.42 

3.31 

1.97 

1.30 

2.46 

2.83 

1.15 

2.86 

2.04 

1.97 

1.04 

2.05 

3.14 

2.15 

0.98 

2.70 

47 

43 

28 

51 

37 

24 

51 

47 

34 

44 

45 

38 

25 

47 

41 

25 

41 

33 

27 

46 

53 

47 

32 

73 

65 

54 

35 

87 

238 

III. Resultados y discusión 

AREA  (E.G.)/AREA  (300  aC) 

"0,1 

0,2 

0,3 

0,4 

0,5 

CIK  (M) 

- B-  60  aC 

4-  120 

flC 

" *"  175  °C 

X  Natural 

Figura III—1 
Variaciones de la relación de áreas (bentonita S-1). 

239 

, Resultados y discusión 

TAMAÑO (A) 

120 

100 

80 

60 

40 

20 

NATURAL­300 "C 

Χ 

NATURAL­E.G. 

Δ 

— *. 

50 100 150 

TEMPERATURA 8C 

2 00 

CIKI.051E.G. 

CIK[.10]E.G ­ *­ CIKI.501E.G 

Θ CIKI.051300 ­ * ­­ CIKI.101300 ­ 0­ CIK[.50]300 

Figura III­2 
Variaciones del tamaño de la esmectita (bentonita S­1). 

240 

I. Resultados y discusión 

TAMAÑO (A) 

120 

100 

80 ­

60 

40 

20 

N A T U R A L ­ 3 00 'C 

N A T U R A L ­ E . Q. 

Δ 

­0,1 

0,1 0,2 0,3 0,4 

0,5 0,6 

CIK (M) 

—­ 60 flC­E.G. —l· 
Q 60 »C­300 ­ *­ 120 °C­300 ­ 0­ 175 flC­300 

120 ÖC­E.G * 175 8C­E.G 

Figura III­3 
Variaciones del tamaño de la esmectita (bentonita S­1). 

241 

, Resultados y discusión 

AREA  (E.GJ/AREA  (300 

flC) 

\ 

4  \ 

\l 

^ \^ 

'"···.... 

¥ 

3 

2,5 

2 

1,5 

-

1 

0,5 

-0,1 

I

0 

I

II 

I 

I 

0,1 

0,2 

0,3 

0,4 

0,5 

0,6 

CIK  (M) 

120  aC 

- *-  175 

fiC 

- s-  60  SC 

Figura III-4 
Variaciones de la relación de áreas (bentonita S-2). 

242 

, Resultados y discusión 

TAMAÑO (A) 

100 

­0,1 

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 
CIK (M) 

0,6 

—­ 60 9C ­ E . G. —t 

120 SC­E.G * 175 aC ­ E .G 

­β­ 60 flC­300 X 120 sC ­ 3 00 175 ° C ­ 3 00 

Figura III­5 
Variaciones del tamaño de la esmectita (S­2). 

2 4 3­

III. Resultados y discusión 

AREA  (E.GJ/AREA  (300  aC) 

-0,1 

0,1 

0,2 

0,3 

0,4 

0,5 

0,6 

CIK  (M) 

- B-  T -3  (175  aC) 

-*--  T -3  Natural 

E-5  (175  aC) 

X  E-5  Natural 

Figura III-6 
Variaciones de la relación de áreas. Bentonitas T-3 y E-5. 

244-

Resultados y discusión 

TAMAÑO  (A) 

100 

0,2 

0,3 

CIK  (M) 

0,6 

- *-  T -3  (E.G.) 

* 

T -3  ( 3 00  aC) 

E-5  (E.G.) 

S 

E-5  ( 3 00  167C) 

Figura III-7 
Variaciones del tamaño de la esmectita. Bentonitas T-3 y E-5. 

-245-

I. Resultados y discusión 

III.1.2 Fórmulas estructurales 

de las esmectitas tratadas 

Antes de realizar el análisis químico  de la fase  sóli 
da resultante  de  las experiencias  de estabilidad,  se ha 
separado  en  cada  caso  la  fracción  menor  de  20  mi 
eras con  objeto  de eliminar  la contribución  de los mi 
nerales  accesorios  que  acompañan  a  la  esmectita 
(cuarzo,  plagioclasa,  etc.),  que  se  encuentran  en  las 
fracciones  más gruesas. De esa forma,  la fracción  só 
lo  contiene  esmectita  y  puede  realizarse  su  análisis 
químico  para  obtener  su  fórmula  estructural.  Poste 
riormente  se  han  tratado  con  solución  1 N  de  CINa 
para  desplazar  los cationes  cambiables,  especialmen 
te  el  magnesio.  Finalmente,  se  calcinaron  las  mues 
tras,  ya  que  no  había  cantidad  suficiente  de  materia 
para determinar  las aguas de hidratación y de calcina 
ción;  por  esta  razón  los  análisis  se  expresan  sobre 
muestra calcinada. 

En  la Tabla III-B se muestran  los análisis  obtenidos 
y en  la Tabla III-C las fórmulas  estructurales  calcula 
das de las esmectitas. En  esta Tabla también  se inclu 
ye  la  fórmula  estructural  de  la  esmectita  original  sin 
tratar. 

Los  valores  del  análisis  químico  obtenidos  mues 
tran  una  gran  homogeneidad  y  no  se  observan  ten 
dencias  ni  cambios  importantes  por efecto  de  la  tem 
peratura ni por la mayor o menor  salinidad. 

Por  otra  parte,  los  valores  obtenidos  para  las  fór 
mulas  estrucftirales  de  las  esmectitas  tratadas  son  to 

talmente  coherentes  con  los  de  la  esmectita  original. 
Las  pequeñas  variaciones  observadas,  tal  como  se 
muestran  en  las Figuras  III-9/13, deben  corresponder 
a los típicos errores de muestreo, de heterogeneidad  y 
de los métodos analíticos. Solo parece existir una ten 
dencia  a disminuir  el Fe-VI  a medida que  aumenta  la 
temperatura. Este hecho está de acuerdo con  la obser 
vación  de  que  el  color  de  las  bentonitas,  después  del 
tratamiento  en  el reactor,  tiende  a ser algo  amarillen 
to  a medida  que  aumenta  la  temperatura.  Este  hecho 
hay  que  interpretarlo  en el sentido  de que una  peque 
ña parte  del FeVI va pasando desde  su posición  octaé 
drica a la solución  de equilibrio. 

Puesto  que  las  diferencias  son  pequeñas  (normal 
mente  afectan  a la segunda  decimal),  en  las  Figuras 
se  han  exagerado  las  escalas  para  hacerlas  más  vi 
sibles. 

De  todo  el  estudio  mineralógico  y  químico  de  las 
bentonitas  tratadas  hidrotermalmente,  cabe  concluir 
que las esmectitas  tratadas no han  sufrido  variaciones 
cristalquímicas  importantes  achacables  a  la  experi 
mentación  hidrotermal.  En  consecuencia,  no  puede 
afirmarse  que  exista  neoformación  de  láminas  de  ili 
ta,  al  menos  al  nivel  de  sensibilidad  de  los  métodos 
utilizados.  Solo hay  que  indicar  que las esmectitas  se 
han  transformado  en  potásicas  cuando  la  concentra 
ción en  C1K ha  sido  la más alta y que puede  percibir 
se una  ligerísisma  eliminación  de Fe  al  aumentar  la 
temperatura. 

Tabla  lll-B 
Composición  química de la bentonita S-1. Tratada  hidrotermalmente. 

re 

60 

120 

175 

CIK 

0.05 

0.10 

0.50 

0.05 

0.10 

0.50 

0.05 

0.10 

0.50 

SÍ02 

AI2O3 

Fe2Û3 

63.28 

21.63 

63.03 

21.76 

62.83 

21.81 

63.43 

21.06 

62.85 

21.59 

62.79 

21.94 

63.12 

21.45 

63.14 

21.64 

62.39 

21.58 

3.25 

3.17 

3.32 

3.13 

3.15 

3.20 

2.89 

3.06 

3.07 

Cao 

0.77 

0.71 

0.52 

0.81 

0.77 

0.62 

0.80 

0.71 

0.57 

MgO 

Na20 

K2O 

Total 

6.88 

6.28 

6.00 

6.78 

6.79 

6.17 

6.75 

6.25 

6.12 

3.51 

3.24 

2.95 

3.29 

3.37 

3.11 

3.33 

3.28 

3.16 

1.45 

1.80 

100.77 

99.99 

3.02 

100.45 

1.20 

1.81 

100.70 

100.33 

2.78 

•  100.61 

1.51 

1.82 

99.85 

99.90 

3.26 

100.15 

246 

I. Resultados y discusión 

Tabla Hl-C 
Fórmulas estructurales de la bentonita S-1. Tratada hidrotermalmente. 

τ *c 

60 

120 

CIK 

0.05 

0.10 

0.50 

0.05 

0.10 

0.50 

0.05 

Si1V 

AI,V 

AIVI 

Fevl 

Mgv' 

X+ 

XVI 

ZV' 

7.641 

0.359 

2.712 

0.294 

1.235 

0.871 

0.512 

4.241 

7.662 

0.338 

2.774 

0.289 

1.138 

0.873 

0.535 

4.201 

7.662 

0.338 

2.791 

0.302 

1.090 

0.879 

0.541 

4.183 

7.626 

7.637 

0.374 

2.747 

0.281 

1.212 

0.866 

0.492 

4.240 

0.363 

2.723 

0.287 

2.228 

0.877 

0.514 

4.238 

7.646 

0.354 

2.788 

0.292 

1.118 

0.878 

0.524 

4.198 

7.672 

0.328 

2.740 

0.263 

1.222 

0.875 

0.547 

4.225 

175 

. 0.10 

7.682 

0.318 

2.780 

0.280 

1.132 

0.874 

0.556 

4.192 

0.50 

6.667 · 

0.333 

2.786 

0.283 

1.121 

0.884 

0.551 

4.190 

Natural 

7.673 

0.327 

2.735 

0.287 

1.181 

0.899 

0.572 

4.190 

247 

»stmuutmmmmtmmuiimmtmttitti 

BENTONITAS S-1 

0,05 M CIK 

33 
(D 

O 

ω 

3 

Figura III-8 

Resultados y discusión 

Si-IV 

8 

7,9 

7,8 

7,7 

7,6 

7,5 

7,4 

a ρ 

L^ 

J L 

.05 .10 .50 

J L 

.05 .10 .50 .05 .10 .50 

CIK (M) 

- B- 60 -G 

120 aC -^- 175 aC 

MEDIA 

A NATURAL 

Figura III-9 
Fórmulas estructurales de las esmectitas tratadas (S-1 )(Variación del silicio tetraèdrico). 

249 

III. Resultados y discusión 

AI­VI 

.05 .10 .50 

.05 .10 .50 

CIK (M) 

.05 .10 .50 

­ Β­ 60 aC 

­ +­ 120 aC 

­*­ 175 aC 

MEDIA 

A NATURAL 

Formulas estructurales de las esmectitas tratadas (S­1 )(Variac¡ón del aluminio octaédrico). 

Figura 111­10 

250 

'I. Resultados y discusión 

F e - VI 

0,34 -

0,32 

0,28 

0,26 -

0,24 -

0,22 -

.05 .10 .50 

.05 .10 .50 

CIK (M) 

.05 .10 .50 

- Β- 60 aC 

-\— 120 aC 

- *- 175 aC 

MEDIA 

A NATURAL 

Figura 111-11 
Formulas estructurales de las esmectitas tratadas (S-1 )(Variación del hierro octaédrico). 

-251 

Resultados y discusión 

Mg-VI 

.05 .10 .50 

.05 .10 .50 

.05 .10 .50 

CIK (M) 

- Β- 60 °C 

H— 120 °C 

■*- 175 aC 

MEDIA 

A NATURAL 

Fórmulas estructurales de las esmectitas tratadas (S-1 )(Variación del magnesio octaédrico). 

Figura 111-12 

252 

. Resultados y discusión 

X + 

0,94 

0,92 

0,88 -

0,86 

0,84 -

0,82 

.05 .10 .50 .05 .10 .50 .05 .10 .50 

CIK (M) 

- Β- 60 °C 

- i— 120 aC 

-^- 175 aC 

MEDIA 

A NATURAL 

Figura 111-13 
Fórmulas estructurales de las esmectitas tratadas (S-1)(Variación de la carga total). 

-253 

. Resultados y discusión 

III.2  Análisis de las soluciones 

en equilibrio 

III.2.1 Introducción 

En  este  capítulo  se  habla  en  numerosas  ocasiones 
de equilibrio  aplicado  a unas condiciones  que  pueden 
ser  algo  diferentes  del  verdadero  equilibrio  termodi 
nâmico.  Así,  se  describe,  p.  ej., un  valor  del  "pH  de 
equilibrio"  para  indicar  el  pH  de  la  solución  al  final 
de cada una de las experiencias de estabilidad.  Puesto 
que  las reacciones  parecen  ser esencialmente  del  tipo 
de  intercambio  iónico, como  se discutirá más  adelan 
te,  los  tiempos  de  reacción  deben  ser  casi  instantá 
neos  (del  orden  de pocas horas). Por ello, se conside 
ra  que  al  cabo  de  21  días  la  reacción  debe  haber 
alcanzado  el  equilibrio  con  gran  probabilidad.  Sin 
embargo,  al  no  haberse  realizado  todavía  un  estudio 
cinético, es prematuro hablar de verdadero  equilibrio, 
aunque es muy  probable  que  así lo  sea. De todas  for 
mas  se  ha  preferido  hablar  en  términos  de  equilibrio 
para  resaltar  el  sentido  de  la  situación  final  de  cada 
experiencia de estabilidad. 

En la Tabla III-D se muestran  los resultados  obteni 
dos para las  soluciones  en  equilibrio  con  las bentoni 
tas S-1  y S-2, después del tratamiento  hidrotermal. 

Hl.2.2 Variaciones del pH de equilibrio 

Los  datos  del pH  de equilibrio  de  las  soluciones  se 
recogen  en  las  Figuras  III-14/17,  en  dichas  figuras 
pueden observarse dos hechos  significativos: 

a)  El  pH  de  equilibrio  disminuye  acusadamente  al 
aumentar la temperatura, a salinidad  constante. 

b)  El  pH  también  disminuye,  aunque  más  suave 
mente,  al  aumentar  la  salinidad,  a  temperatura 
constante. Sin embargo,  a bajas  concentraciones 
salinas, el descenso del pH es más acusado. 
El  efecto  conjunto  de  la temperatura  y  de la  salini 
dad  produce  condiciones  muy  desfavorables  para  la 
estabilidad  del  propio  "canister",  ya  que  al  aumentar 
los valores  de ambas variables el pH puede  disminuir 
a  niveles  peligrosos  que  produzcan  su  ataque.  Por 
otra  parte  la  alta  salinidad  ya  es  de  por  sí  una  causa 
de  deterioro.  De todas  formas,  en  el  caso  real  las so 
luciones  potásicas  deben  ser  muy  diluidas;  en  estos 
casos  el  pH  final  será  mayor  y  no  deben  producirse 
los deterioros mencionados  previamente. 

Puede  pensarse  que el  problema  puede  agravarse  si 
se  evapora  la  solución  por  efecto  de  la  temperatura. 
En  este  caso  la  solución  se  concentra  y  el  pH  puede 

hacerse  más  ácido;  sin  embargo,  las  soluciones  muy 
concentradas  en  K+  tienden  a tamponar  el  pH,  como 
se  observa  en  las  Figuras  III-15/17,  por  lo  que  el 
efecto  de la temperatura puede  minimizarse. 

La causa que origina el descenso  de pH en este tipo 
de  alteraciones  hidrotermales  es  objeto  de  discusión 
(Güven,  1990).  Así,  se  aducen  efectos  provocados 
por reacciones  de formación  de fases no cristalinas, o 
de diversas  formas  de la  sílice polimerizada.  Concre 
tamente,  el  descenso  del  pH  durante  los  procesos  de 
síntesis  de filosilicatos  ha  sido  ya descrito  por nume 
rosos  autores  (Siffert,  1962;  Reyes  et  al.  1982; 
Wood,  1983;  Güven,  1990,  etc).  Como  se  discutirá 
más  adelante,  el  aumento  de  la acidez  puede  deberse 
al inicio  de la reacción  de transformación  de esmecti 
ta en ilita. 

Con  objeto  de  cuantizar  los  efectos  propios  de  la 
temperatura  y  de  la  salinidad,  se  han  realizado  una 
serie de correlaciones  y regresiones  múltiples  a partir 
de  los  valores  de  la  Tabla  III-D.  De  esta  forma  se 
puede  conocer  la importancia  relativa  de cada uno  de 
dichos  factores. 

Se  han  obtenido  dos  tipos  de  ecuaciones  de  regre 
sión:  unas  en  las  que  el  pH  se  hace  depender  de  la 
temperatura  y de la concentración  inicial  de potasio y 
otras, en las que  se hace depender  de la temperatura y 
de la concentración  de potasio en  el equilibrio  (Tabla 
III-D). 

a) Bentonita  S-1 
NOTA:  En  las ecuaciones  siguientes  se indica a con 
tinuación  del coeficiente  de correlación  múl 
tiple  (R),  los  valores  de  contribución  a  R", 
(CR").  El  primero  corresponde  a  la  primera 
variable  y el  segundo  a la segunda.  Como  se 
sabe, el CR" multiplicado  por cien  suministra 
el  porcentaje  de variación  explicada.  De  esta 
manera,  se  puede  determinar  la  importancia 
relativa de las diversas variables entre sí. 

1.  Variación  del pH en función  de la temperatura y 

del potasio inicial. 

Se  ha  obtenido  la  siguiente  ecuación  de  regre 
sión múltiple, altamente  significativa: 

pHeq = 6,7119  - 0.0066(Temp)  -  0,0019(K*mK) 
R = 0.908(l%o);  (CR2)i  = 0,63;  (CR2)2  =  0,19. 
A  partir  de  esta  ecuación  pueden  extraerse  las 
siguientes conclusiones: 
a)  Los valores  de la contribución  a R" muestran 
que un 63% de la variación  del pH  puede  ser 

254 

atribuida al efecto de la temperatura y que la 
concentración de potasio inicial sólo influye 
un 19% en la variación del pH. Por consi­
guiente, en este caso, la temperatura es tres 
veces más importante que la concentración 
de potasio inicial. 

b) Si se considera una salinidad constante, se 
puede calcular que por cada 150°C, aproxi­
madamente, de elevación de temperatura, el 
pH se reduce en una unidad; es decir, se hace 
más ácido. 

c) Si, por el contrario, se considera constante la 
temperatura, los cálculos muestran que por 
cada adición de 525 meq/100 g de potasio 
inicial el pH se reduce a una unidad. 
2. Variación del pH en función de la temperatura y 

del potasio de equilibrio: 

Se ha obtenido la siguiente ecuación de regre­
sión múltiple, altamente significativa: 

pHeq = 6,6669 - 0,0066(Temp) - 0,0034(K*eq) 
R = 0,904(l%o); (CR2)ι = 0,63; (CR2h = 0,19 
De esta ecuación se deducen las siguientes con­
clusiones: 
a) Los valores de la variación explicada son 

iguales que en el caso anterior, 63 y 19% pa­
ra la temperatura y la concentración de pota­
sio de equilibrio, respectivamente. Así, la 
temperatura es del orden de tres veces más 
importante que la concentración de potasio 
en el equilibrio. 

b) Se puede calcular que, a salinidad constante 
en el equilibrio, por cada 150°C de aumento 
de temperatura, el pH disminuye en una uni­
dad. 

c) Si se considera constante la variación de pH, 
se puede calcular que son necesarias adicio­
nes de cerca de 300 meq/100 g de potasio en 
el equilibrio para que el pH se reduzca en 
una unidad. 

b) Bentonita S­2 

1. Variación del pH en función de la temperatura y 

del potasio inicial: 

Se ha obtenido la siguiente ecuación de regre­
sión altamente significativa: 

pHeq = 6,2966 - 0,0052(Temp) - 0,0009(K*mic) 
R = 0,970 (l%o); (CR2)i = 0,82; (CR2)2 = 0,11. 

Resultados y discusión 

A partir de esta ecuación se pueden deducir las 
siguientes conclusiones: 
a) En esta bentonita la temperatura influye 

también más que la concentración de pota­
sio inicial. Así la temperatura explica un 
82% de la variación del pH, mientras que la 
concentración de potasio inicial sólo explica 
un 11%. La temperatura es unas siete veces 
más importante que la concentración de po­
tasio inicial. 

b) Es necesario elevar la temperatura cerca de 

200 °C para que se reduzca el pH en una uni­
dad, si se mantiene constante la concentra­
ción de potasio inicial. 

c) Asimismo, se puede calcular que es necesa­
rio adicionar más de 1100 meq/100 g de po­
tasio inicial para que el pH disminuya en 
una unidad, manteniendo constante la tem­
peratura. 

2. Variación del pH en función de la temperatura y 

del potasio de equilibrio. 

Se ha obtenido la siguiente ecuación de regre­
sión, altamente significativa. 

pHtq = 6,2700 - 0,0052(Temp) - 0,0015 (K*cq) 

R = 0,967(l%c); (CR2)l = 0,82; (CR2)2 = 0,11. 
De esta ecuación se deducen las conclusiones 
siguientes: 

a) La variación del pH explicada por la tempe­

ratura y por la concentración de potasio en el 
equilibrio es igual que en el caso anterior. 
Por tanto, la temperatura explica un 82% de 
la variación del pH y el potasio de equilibrio 
lo hace en un 11%. 

b) También son necesarias elevaciones de cerca 
de 200° C para que se reduzca el pH en una 
unidad, manteniendo la concentración de po­
tasio en el equilibrio constante. 

c) Finalmente, si se considera la temperatura 

constante, se puede calcular que es necesario 
adicionar más de 650 meq/100 g de potasio 
en el equilibrio para disminuir el pH en una 
unidad. 

Del conjunto de resultados se deduce que la bento­
nita S­2 es ligeramente menos sensible que la S­1 a 
los cambios de pH, por efecto de la temperatura y de 
la salinidad. Así, es necesario una mayor temperatura 
y una mayor salinidad en la S­2 para producir los 
mismos descensos de pH que en la S­1. De todas for­
mas, las características de la S­1 son excelentes, ya 

255 

Resultados y discusión 

que los descensos de pH que cabe esperar en las con­
diciones cercanas al "canister" son bajos. 

En ambas bentonitas ha quedado patente que la 
temperatura es un factor mucho más importante que 
la salinidad, en lo que se refiere al descenso del pH 
durante el proceso de transformación de la bentonita. 

En el caso real de las cercanías del "Canister", el 
aumento de la temperatura desde la pared del pozo 
hasta las cercanías del contenedor puede ser suficien­
te para disminuir el valor del pH en cerca de una uni­
dad en las bentonitas S­1 y S­2 (algo menor en esta 

última). Si al mismo tiempo la concentración de pota­
sio en la solución variase de 25 a 250 meq/100g, el 
descenso de pH seria de 0,4 y de 0,2 unidades más de 
pH para las bentonitas S­1 y S­2, respectivamente. 

Estos datos demuestran la importancia que tiene 
el conocimiento del quimismo de la solución en las 
cercanías del "Canister"; especialmente queda paten­
te la existencia de gradientes químicos desde la pared 
del contenedor hasta la del pozo del almacenamiento, 
ya que pequeñas variaciones de temperatura y de sa­
linidad llevan consigo variaciones en el pH. 

Tabla III­D 
Análisis de las soluciones. Bentonitas S­1 y S­2. 

pH eq 

SÌO2 ppm 

Κ ¡nie 

M 

S­1 

S­1 

S­1 

S­1 

S­1 

S­1 

S­1 

S­1 

S­1 

S­1 

S­1 

S­2 

S­2 

S­2 

S­2 

S­2 

S­2 

S­2 

S­2 

S­2 

Τ  Ό 

60 

60 

60 

120 

120 

120 

175 

175 

175 

175 

175 

60 

60 

60 

120 

120 

120 

175 

175 

175 

CIK 

0.05 

0.10 

0.50 

0.05 

0.10 

0.50 

0.025 

0.05 

0.10 

0.30 

0.50 

0.05 

0.10 

0.50 

0.05 

0.10 

0.50 

0.05 

0.10 

0.50 

6.21 

6.121 

5.90 

5.93 

5.84 

5.62 

5.89 

5.53 

5.18 

5.09 

5.03 

6.01 

5.81 

5.80 

5.75 

5.58 

5.44 

5.40 

5.28 

5.13 

5.2 

4.6 

4.2 

7.2 

6.6 

6.2 

13.2 

12.5 

12.2 

11.9 

9.6 

2.6 

2.0 

1.3 

8.2 

7.2 

6.6 

18.6 

17.2 

17.2 

Κ eq 

3.5 

12.5 

Κ ads 

21.5 

37.5 

25.0 

50.0 

250.0 

128.0 

122.0 

25.8 

50.0 

4.0 

13.5 

250.0 

125.0 

12.5 

25.0 

50.0 

150.0 

1.25 

4.5 

16.5 

74.5 

21.0 

36.5 

125.0 

11.25 

20.5 

33.5 

75.5 

250.­0 

122.0 

128.0 

25.0 

50.0 

5.0 

11.0 

20.0 

39.0 

250.0 

137.5 

112.5 

25.0 

50.0 

5.0 

15.0 

20.0 

35.0 

250.0 

141.0 

109.0 

25.0 

50.0 

5.5 

16.0 

19.5 

34.0 

250.0 

141.0 

109.0 

K^inic = Potasio Inicial en meq/100g; iCeq = Potasio en equilibrio en meq/100g; K^ads = Potasio adsorbido en meq/100g. 

­ 2 5 6­

Resultados y discusión 

50 

100 
TEMPERATURA  EN  SC 

150 

200 

-B-  0,05  M  CIK 

H—  0,10  M  CIK 

~^~  0,50  M  CIK 

Figura 111-14 
Variaciones del pH de equilibrio (Bentonita S-1 ). 

- 2 5 7-

III. Resultados y discusión 

0,1 

0,2 0,3 

0,4 0,5 

CIK M 

■S- 60 aC H— 120 QC -^- 175 °C 

Figura 111-15 
Variaciones del pH de equilibrio (Bentonita S-1 ). 

258 

II. Resultados y discusión 

50 

100 
TEMPERATURA  EN  SC 

150 

200 

^ - 0 , 05  M  CIK 

H—0,10  M  CIK 

- *-  0,50  M  CIK 

Figura 111-16 
Variaciones del pH de equilibrio  (Bentonita  S-2). 

- 2 59 

, Resultados y discusión 

■S- 60 SC — r- 120 fiC - *- 175 eC 

Figura 111-17 
Variaciones del pH de equilibrio (Bentonita S-2). 

260-

I. Resultados y discusión 

III.2.3 La sílice de las soluciones 

de equilibrio 

Los datos referentes a las variaciones de la sílice 
están contenidos en la Tabla III­D. En las Figuras 
III­18/21 pueden observarse las tendencias de varia­
ción de la concentración de sílice en las soluciones 
de equilibrio en función de la temperatura y de la sa­
linidad. 

Pueden resaltarse dos hechos: 
a) La sílice en solución aumenta con la temperatu­

ra, a salinidad constante. 

b) La concentración de sílice en solución disminu­
ye al aumentar la salinidad a temperatura cons­
tante. 

El incremento de la concentración de sílice en la 
solución, al aumentar la temperatura, puede conside­
rarse como un efecto nocivo para la estabilidad de las 
esmectitas en las cercanías del "canister". La sílice li­
berada en las zonas calientes puede depositarse en las 
zonas frías, como sílice amorfa, e impedir el correcto 
hinchamiento de las láminas de esmectita. De todas 
formas, las cantidades de sílice observadas no son 
muy elevadas, y en este momento no es posible dis­
cernir sobre su importancia absoluta. 

Ahora bien, como la salinidad favorece un efecto 
contrario, es probable que en el caso real el problema 
pueda quedar en parte reducido. 

La aparición de sílice en la solución de equilibrio 
en reacciones de transformación experimental de es­
mectitas en micas ha sido puesta también de mani­
fiesto por Allen y Rawson (1986), (Güven, 1990), 
entre otros. 

Con objeto de independizar y cuantificar los efec­
tos de la temperatura y de la concentración de potasio 
se han realizado una serie de correlaciones y regre­
siones múltiples a partir de los valores de la Tabla 
III­D. 

Al igual que en el caso del pH, se han obtenido dos 
tipos de ecuaciones, unas en función de la concentra­
ción inicial de K+ y otras en función del K+ en las so­
luciones de equilibrio. 

a) Bentonita S­1 

1. Variaciones de la sílice en función de la tempe­
ratura y de la concentración de potasio inicial: 

Se ha obtenido la siguiente ecuación, altamente 
significativa: 

S/02eq = 1,0504 + 0,0638(Temp) - 0,0074(K*mic) 

R = 0,959(l%o); (CR2)i = 0,86; (CR2)2 = 0,06; 
De esta ecuación se deducen las siguientes con­
clusiones: 
a) La contribución del potasio inicial a la varia­
ción del contenido en sílice es minoritaria 
(6%), mientras que la temperatura es un fac­
tor de influencia muy importante (86%). Por 
tanto, ésta última influye, por un factor cer­
cano a 15 veces, más que la concentración de 
potasio. 

b) Se puede calcular, manteniendo la concen­

tración de potasio constante, que es necesa­
rio aumentar más de 15°C la temperatura pa­
ra que la concentración de sílice aumente en 
una ppm. 

c) Por otro lado, si se mantiene constante la 

temperatura, se puede deducir que es necesa­
rio aumentar en unos 135 meq/100 g de po­
tasio inicial para que disminuya la silice en 
una ppm. 

2. Variaciones de la sílice en función de la tempe­
ratura y de la concentración de potasio en el 
equilibrio. 

Se ha obtenido la siguiente ecuación, altamente 
significativa. 

Si02eq = 0,8519 + 0,0640(Temp) - 0,0130(Κ*^) 
R = 0,957(l%o); (CR2): = 0,87; (CR2)2 = 0,05. 
A partir de esta ecuación se pueden establecer 
las siguientes conclusiones. 
a) De nuevo es crucial la contribución de la 

temperatura a la variación de la concentra­
ción de sílice en la solución. La concentra­
ción de potasio en el equilibrio apenas influ­
ye. Los porcentajes de variación explicados 
por ambas variables son 87 y 5%, respectiva­
mente. Hay, por tanto un factor superior a 17. 
b) Si se considera constante la concentración de 
potasio, se puede deducir que es necesaria 
una elevación de más de 15°C para que au­
mente la concentración de sílice en una ppm. 
c) Si se hace constante la temperatura, se puede 
calcular que son necesarias adiciones de cer­
ca de 77 meq/100 g de potasio en el equili­
brio para que disminuya la concentración de 
sílice en una ppm. 

b) Bentonita S­2 

1. Variaciones de la sílice en función de la tempe­
ratura y de la concentración de potasio inicial. 

261 

, Resultados y discusión 

Se  ha  obtenido  la  siguiente  ecuación,  altamente 
significativa. 

Si02eq  = -6,5665  + 0,1358(Temp)  -

-0,0077(K*^C) 
R  = 0,977(lfoo);  (CR2h  = 0,95;  (CRZ)2  =  0,004; 
A  partir  de  esta  ecuación  se  deducen  las  si 
guientes conclusiones: 

a)  En  esta  bentonita  ocurre  de  nuevo  que  la 
temperatura  influye  en mucha mayor  propor 
ción  (95%)  que  la  concentración  de  potasio 
(0.4%) en la variación  del contenido  en sílice 
de  la  solución.  El  factor  de  importancia  es 
superior a doscientos. 

b)  A  salinidad  constante, es necesario  aumentar 
la  temperatura  hasta  48° C  para  que  pueda 
comenzar  la  liberación  de  sílice.  A  partir  de 
esta  temperatura  son  necesarios  incrementos 
en  unos  7°C  para  que  la  sílice  aumente  en 
una ppm. 

c)  A  temperatura  constante  es  necesario  au 
mentar  unos  130  meq/100  g  de  potasio  ini 
cial  para que  disminuya  la  sílice en  solución 
en una ppm. 

2.  Variaciones  de  la  sílice  en  función  de  la  tempe 
ratura  y  de  la  concentración  de  potasio  en  el 
equilibrio. 

Se ha obtenido la siguiente  ecuación. 

Si02eq  = -6,6973  + 0,1360(Temp)  -  0,0077(K*eq) 
R  = 0,977(l%o);  (CR2)i  = 0,95;  (CR2)2  =  0,004. 
A  partir  de  esta  ecuación  se  deducen  las  si 
guientes conclusiones: 

den  hacerse  las  mismas  consideraciones  que  en 
el caso anterior. Así: 
a)  La  temperatura  influye  más  que  la  salinidad 
de equilibrio  por un factor  de más de 200. 
b)  Hasta  los 49°C  no  comienza  la  liberación  de 
sílice, a salinidad  constante;  después  aumen 
ta la sílice a razón  de un ppm por cada 7°C. 

c)  La  sílice  disminuye  por cada  130 meq/100  g 

de K+eq, a temperatura  constante. 

De  estos resultados  se  deduce  que  la  bentonita  S-1 
es ligeramente  más resistente que la S-2  a la  solubili-
zación  de  sílice  por  aumento  de  temperatura.  En 
efecto,  la  muestra  S-1  necesita  de  un  aumento  de 
temperatura  de  15°C para que  aumente  en  un  ppm  la 
sílice, mientras que  en el caso de la S-2  este  aumento 
ocurre por cada 7°C. 

También  la  S-1  tiene  un  mejor  comportamiento 
frente  a la  salinidad  ya  que  requiere  un  menor  valor 
de  K+  inicial  o  de  K+
eq  que  la  S-2  para  disminuir  en 
una  ppm  la  sílice liberada.  Precisamente,  lo que  inte 
resa  es  que  la  disminución  de  sílice  se  produzca  con 
el menor factor de salinidad  posible. 

De todas formas,  y en cualquier caso, la  temperatu 
ra  se  comporta  casi  como  el  único  factor  a  tener  en 
cuenta en la variación  de la concentración  de la  sílice 
en la solución de equilibrio. 

Numéricamente,  se  demuestra  que  la  variación  de 
concentración  de  potasio  solo  se  traduce  en  una  dis 
minución  de  la  sílice  en unos  2ppm  para  ambas  ben 
tonitas. Por el contrario, en el paso de una  temperatu 
ra  de  50  a  otra  de  200°C  el  aumento  de  sílice  en 
solución  es  de  10 ppm  para  la  S-1  y  de  20  ppm  para 
la S-2. 

Dado que  la ecuación  es similar a las anteriores, 
especialmente  los  coeficientes  unitarios  de  la 
temperatura  y  del  potasio  en  el  equilibrio,  pue 

De nuevo  queda  patente  la existencia  de variacio 
nes  del  quimismo  con  el  gradiente  térmico  desde  la 
pared del "Canister" hacia la pared del pozo. 

262 

SILICE  (EQUILIBRIO)  ppm 

, Resultados y discusión 

50 

100 
TEMPERATURA  EN  SC 

150 

200 

-B-  0,05  M  CIK 

H—  0,10  M  CIK 

- *-  0,50  M  CIK 

Figura 111-18 
Variaciones de la sílice en el equilibrio (Bentonita S-1). 

263 

263 

III. Resultados y discusión 

S I L I CE  (EQUILIBRIO)  ppm 

0,2 

0,3 

CIK  M 

"S-  60  SC  —J— 120  SC 

- *-  175  SC 

Figura 111-19 
Variaciones de la sílice en el equilibrio (Bentonita S-1). 

- 2 64 

III. Resultados y discusión 

S I L I CE  (EQUILIBRIO)  ppm 

50 

100 
TEMPERATURA  EN  SC 

150 

200 

- B-  0,05  M  CIK  —\— 0,10  M  CIK 

- *-  0 , 50  M  CIK 

Figura III-20 
Variaciones de la sílice en el equilibrio (Bentonita S-2). 

- 2 65 

, Resultados y discusión 

SILICE (EQUILIBRIO) ppm 

- Β- 60 SC — τ- 120 aC -^- 175 SC 

Figura 111-21 
Variaciones de la sílice en el equilibrio (Bentonita S-2). 

266 

Resultados y discusión 

III.2.4 Posible modelo de reacción 

(variación conjunta del pH 
y de la sílice) 

El  descenso  del  pH  y  el  aumento  de  la  sílice  en  la 
solución  de  equilibrio  hacen  pensar  en  que  pueden 
ser el reflejo  de una causa común. 

Una posibilidad  de existencia  de este efecto  común 
es  que  tenga  lugar  un  inicio  de  la  reacción  de  trans 
formación  de  esmectita  en  ilita.  En  el  estudio  de  la 
fase  sólida de las bentonitas tratadas  hidrotermalmen 
te  se  llegó  a  la  conclusión  de  que  podrían  existir  al 
gunas láminas de ilita neoformada  con el tratamiento. 
Sin  embargo, ni  los  métodos  difractométricos  de Ra-
yos-X,  ni  la  determinación  de  las  formas  estructura 
les en  las esmectitas,  pudo  suministrar  una  evidencia 
a esta  neoformación. 

Queda  una  última  posibilidad  y  es que  las  cantida 
des  de  ilita  neoformadas  sean  tan  pequeñas  que  los 
métodos  anteriores  no  tengan  la  suficiente  sensibili 
dad  como  para  ponerlas  de  manifiesto.  Ahora  bien, 
puede  que  desde  el  punto  de  vista  del  quimismo  sí 
existan  pequeñas  variaciones  que  puedan  ser  puestas 
de  manifiesto,  si  efectivamente  ha  existido  la  reac 
ción  de  transformación  esmectita-ilita.  Para  ello  ha 
bría  que  conocer  la  reacción  estequiométrica  corres 
pondiente.  Una  reacción  de  este  tipo  se  puede 
simplificar  del modo  siguiente: 

Sn.lAlo.3Al2.7FeQ.3Mgi,2NaQ.9020(OH)4  + K* = 

= 0.5(SieAkK2O20  (0/7)4)  + 4.7SÏ02  + 0.15Fe2O3+ 

+  1.20MgO  + 0.45Na2O  + 0.5H2O  + H* 

metría.  En el caso presente  tendría  la gran  utilidad  de 
que  a partir del  cálculo  del  número  de moles  destrui 
dos de esmectita y  del  número  de moles  de  ilita neo-
formados,  sería posible deducir consecuencias  impor 
tantes  sobre  la  longevidad  de  las  esmectitas.  Si  este 
método  diera  resultados  razonables  sería  de  gran  in 
terés para  seguir  el  proceso  de  transformación  de es 
mectita  en  ilita,  especialmente  en  los  primeros  esta 
dos  de  la  reacción  en  los  que  la  proporción  de  fase 
sólida  nueva  está  por  debajo  de  los  límites  de  detec 
ción de los métodos físicos  y químicos comunes. 

Como  parámetros  para seguir la evolución  de la re 
acción  química podrían utilizarse  las  concentraciones 
de sílice, potasio, o hidrógeno. Pero  cada una de ellas 
presenta problemas,  algunos de los cuales  se exponen 
a continuación. 

a) Sílice 

La  sílice  en  la  solución  de  equilibrio  puede  prove 
nir,  además  de  la reacción  anterior,  de la sílice  amor 
fa,  cristobalita  y  de  la  hidrólisis  de  las  plagioclasas, 
cuarzo, esmectita, etc. 

Concretamente,  la  silice  amorfa  y  desordenada, 
(cristobalita), existente, unos 40 mg. en la muestra  de 
2  gramos,  puede  ir  hidrolizándose,  gradualmente, 
hasta  su  completa  disolución.  Esta  fase  debe  contro 
lar,  esencialmente,  el  contenido  en  sílice  de  la  solu 
ción, dada su gran facilidad  de disolución. 

Así,  el  aumento  de  sílice  puede  deberse  tanto  a  la 
reacción  de  transformación  propuesta  como  a  la  hi 
drólisis  de  fases  silíceas  en  general.  Por  tanto,  no 
puede  considerarse  como  un  parámetro  fiable  para 
los  cálculos  cuantitativos  de  la  reacción  de  transfor 
mación. 

mediante  la  cual,  una  esmectita  (la  fórmula  corres 
ponde  a la  esmectita  S-1)  se  transforma  en  una  mi 
ca  de  tipo  moscovita,  como  término  final  de la  iliti-
zación. 

De  acuerdo  con  esta  reacción,  por  cada  mol  de es 
mectita  destruida,  se  forma  medio  mol  de  mica  y  se 
produce un mol de iones H+ y 4.7 moles de sílice. Por 
tanto,  durante  la formación  de mica,  el  pH  va  dismi 
nuyendo y va pasando  silice a la solución. Ambos he 
chos son los que efectivamente  se observan  en las ex 
periencias realizadas y discutidas  anteriormente. 

El  establecimiento  de  una  reacción  química  como 
modelo  de  la  transformación  de  esmectita  a  mica 
puede  tener  gran  utilidad.  Concretamente,  a partir  de 
esa  reacción  se  pueden  calcular  cantidades  de  mine 
rales  o elementos  destruidos,  consumidos  o  elimina 
dos,  aplicando  simplemente  las  leyes  de  la  estequio-

b)  Potasio 

Las  adiciones  de potasio  deben  producir,  en  primer 
lugar,  la  sustitución  gradual  de  los  cationes  de  cam 
bio  de  la esmectita  hasta  conseguir  su  completo  des 
plazamiento  ya que la velocidad  de este proceso  debe 
ser  muy  rápida.  A  partir  de  ese  momento  podrían  ir 
ya formándose  láminas  de ilita. Por otra parte, los da 
tos  obtenidos  muestran  que,  independientemente  de 
la temperatura,  el K+  se absorbe  en  cantidades  ligera 
mente  superiores  a la capacidad  de cambio  de  las es 
mectitas  cuando  hay  una gran  salinidad  (solución  0,5 
M  en  C1K).  Por  tanto,  parece  existir  un  mecanismo 
de  adsorción  independiente  de  la  posibilidad  de  for 
mación de ilita (Güven,  1990). 

Por todo ello, no  se puede considerar  el K+ adsorbi 
do como un  buen  parámetro  de avance  de la reacción 
de transformación  de la esmectita. 

267· 

, Resultados y discusión 

c) pH: (Concentración de iones hidrógeno) 
Además de la aparición de iones hidrógeno debidos 

a la reacción propuesta, a la disminución del Ph (au­
mento de la concentración de iones hidrógeno) pue­
den contribuir algunos protones que existan como ca­
tiones de cambio de la esmectita. Además, la 
cristobalita puede llevar grupos R­OH" cuyo protón 
puede intercambiarse con el potasio. 

La existencia de protones como iones de cambio en 

las esmectitas estudiadas no ha sido probada hasta 
ahora y hay razones para pensar que su proporción 
debe ser prácticamente nula. En efecto, la cantidad de 
iones solubles y de cambio determinados superan a la 
capacidad de cambio. Por otra parte, la presencia de 
calcio y magnesio en cantidades importantes hace 
pensar en una solución hidrotermal cercana a la neu­
tralidad o ligeramente alcalina. En resumen, no pare­
ce razonable que existan H+ en las posiciones de 
cambio de las esmectitas. 

Razones similares pueden aducirse para el caso de 

la cristobalita. Incluso, en este caso, al ser su con­
centración muy baja, su posible contribución sería 
mínima. 

De todas formas, si las concentraciones de H+ ob­
servadas estuvieran aumentadas por alguno de estos 
procesos, equivaldría a que se han debido formar me­
nores cantidades de mica y que el período de tiempo 
para la conversión total en mica sería mucho mayor. 

Una variable que hay que tener en cuenta es la pre­

sencia de pequeñísimas cantidades de calcita que 
pueden destruirse a medida que pasan a la solución 
los iones H+. Realmente, este proceso es de sentido 
inverso a los anteriores, por lo que, de alguna mane­
ra, podrían compensarse y suministrar un valor de 
variaciones de la concentración de iones hidrógeno 
que corresponda aproximadamente a la reacción de 
equilibrio esmectita­mica. 

En el método de cálculo que se expone más adelan­
te se salvan todos estos inconvenientes, ya que no se 
consideran valores absolutos de pH, sino diferencias 
frente a un valor de referencia. Esta diferencia es sólo 
la que puede deberse al progreso de la reacción de 
transformación de la esmectita y debe ser inde­
pendiente de las otras posibles interferencias. 

Por todo ello, parece razonable, dentro de las incer­
tidumbres propias, elegir las variaciones de pH como 
un parámetro a partir del cual se pueda deducir la 
cantidad de mica neoformada. 

mación muy valiosa sobre la determinación química 
de la cantidad de mica neoformada. 

III.2.5 Cálculo de la mica neoformada. 
Longevidad de la bentonita 

Basándose en los argumentos presentados en el 
apartado anterior, se exponen a continuación los cál­
culos para deducir la evolución de la reacción de for­
mación de mica en función de la temperatura y de la 
salinidad para las bentonitas S­1 y S­2. 

Las cantidades de iones hidrógeno se calcularon 
por la diferencia entre su concentración a tiempo cero 
y temperatura a 20°C y aquellas obtenidas al final de 
cada una de las experiencias de alteración hidroter­
mal. Esta cantidad representa el número de moles de 
hidrógeno formados en 21 días de reacción y a partir 
de este dato se puede calcular el número de moles de 
esmectita destruida o de mica neoformada. 

A las cantidades obtenidas sobre la cantidad de es­

mectita destruida en 21 días se le puede aplicar las 
ecuaciones cinéticas de primer orden (Laidler, 1987). 
Este orden de reacción es uno de los más comunes en 
reacciones de tipo geoquímico (Lasaga, 1983) y, ade­
más, fue empleado ya por Eberl y Hower (1976) en su 
trabajo sobre la transformación de esmectita en ilita. 

La ecuación de velocidad se define del siguiente 

modo: 

en la que 

SM = SM0 ■ e~k' 

SM = Concentración de la fase en destrucción (es­

mectita). 

SM» =Concentración inicial de la fase en destruc­

ción. 

Κ = Constante de velocidad = (SMo­SM)/SMo 
t = Tiempo. 
Pasando la expresión anterior a su forma logarítmi­

ca y despejando el tiempo se obtiene: 

t = 

lnSM ­ InSM 
K 

Si se estipula calcular el tiempo necesario para des­
truir el 99% de esmectita, la ecuación anterior se con­
vierte en: 

t = 4.61 k; (para SM0 = 100ySM = l) 

Aunque los cálculos que se efectúan pueden estar 
afectados de error, el método parece útil y sugestivo 
y, tras futuras mejoras, puede suministrar una infor­

Los valores de k se conocen en cada caso a partir 
de la cantidad inicial y actual de esmectita, ya que k 
= SM0 ­ SM / SM0 para un tiempo unidad. 

268­

I. Resultados y discusión 

Como ejemplo se describe el cálculo para el caso 
de una concentración de C1K 0.05 M y una tempera­
tura de 60°C: 
a) Datos: 

1. pHa20°C = 6.31. 

Concentración de iones hidrógeno = 4.90 χ 
IO"9 moles/10 ml. 
2. pHa60°C = 6.21. 

Concentración de iones de hidrógeno = 6.17 
χ 10"9 moles/10 mi. 
b) Cálculos intermedios: 

1. Variación en la concentración de hidrógeno: 

1.27x10"9 moles. 

2. Moles correspondientes de mica neoforma­

da: 0.635 χ IO"9 moles. 

3. Gramos de mica formados: 5.05 χ IO"7 g/21 

días. 

4. Cantidad de mica formada en 1 año: 0.008 

mg/año. 

5. Cantidad de esmectita destruida en 1 año: 

0.0176 mg/año. 

c) Cálculos finales: 

1. Se parte de 2 g de bentonita con una riqueza 
del 95%, por tanto, en cada experiencia la 
cantidad inicial de esmectita es de 1900 mg. 

2. Si en un año se destruyen 0.0176 mg de es­
mectita, la constante de velocidad será: 
0.017611900 = 9.263 χ IO* mg/año. 

3. El tiempo necesario para destruir el 99% de 

la esmectita será: 

t = 4.619.263 χ i O"6 = 496.600 años 
El conjunto de estos datos se recogen en la Ta­
bla III­E. 

En la Fig. 22 se muestran los datos de los tiempos 
necesarios para la conversión de la esmectita en ilita, 
en función de la temperatura y para distintas concen­
traciones de C1K. 

En la Figura 23 se han incluido, además, otros da­

tos de la bibliografía. 

Como se ha indicado, las referencias bibliográficas 

sobre el tiempo requerido para transformar las es­
mectitas en ilitas son escasísimas y en ocasiones con­
tradictorias o como mínimo confusas. No obstante, 
Eberl y Hower (1976), y Pytte y Reynolds (1989) han 
aportado algunos datos a este asunto. Aunque los pri­
meros autores no incluyen la ecuación cinética, ha si­
do posible reelaborar sus datos a partir de las cons­
tantes de velocidad obtenidas para la conversión de 
una esmectita en una ilita conteniendo un 20% de ca­

pas hinchables. Los valores calculados para estos tra­
bajos se recogen en la Figura 23, para comparación 
con los resultados del presente trabajo. 

Puede observarse en la Figura 23 que los resultados 

obtenidos en esta Memoria están en bastante buen 
acuerdo con los citados en la bibliografía, especial­
mente entre 60 y 120°C. Este acuerdo sugiere que el 
método empleado para determinar el progreso de la 
reacción de conversión de la esmectita en ilita puede 
ser prometedor y probablemente útil, al menos en las 
etapas iniciales de la reacción en las que no es "visi­
ble" la ilita por métodos físicos. 

Si son ciertas las longevidades calculadas (más de 
ochenta mil años a unos cien grados como valor me­
dio), puede concluirse que la bentonita investigada es 
muy adecuada para ser usada como barrera en "cam­
po próximo" en almacenamientos de residuos radiac­
tivos. 

De todas formas hay que seguir insistiendo en que 
todos estos datos calculados proceden de un estudio 
preliminar y, por consiguiente, incompleto, aunque 
sean razonables y enormemente sugestivos. 

Por todo ello, se hace necesario realizar un estudio 
cinético riguroso en el que puedan comprobarse estos 
resultados. Este estudio deberá ser objeto de un pro­
yecto futuro de investigación. 

Por otra parte, a partir de los datos de constantes de 

velocidad a varias temperaturas es posible calcular 
las energías de activación del proceso mediante la 
ecuación de Arrhenius: 

k = A 

_Ea 
e RT 

en la que A es el "factor de frecuencia"; Ea la "ener­
gía de activación"; R la constante de los gases y T la 
temperatura en grados Kelvin. 

La expresión anterior en forma logarítmica es: 

Ink = InA - Ea/RT 

En consecuencia, una representación de Ink trente a 

1/T debe suministrar líneas rectas (en este caso, para 
cada una de las concentraciones salinas) cuya orde­
nada en el origen corresponde a InA y la pendiente a 
Ea/R; de esta última razón se obtiene Ea, ya que R es 
una constante conocida. 

En la Tabla III­E bis y en la Figura 24 se muestran 

los resultados obtenidos. 

Puede observarse la, relativamente, buena lineali­
dad de las rectas, que suministran un valor medio de 
la Energía de Activación de 8.56 Kcal/mol o de 35.8 
kJ/mol. La influencia de la concentración salina no es 
évaluable con tan pocos datos, aunque la impresión 

269­

III. Resultados y discusión 

es que debe variar muy poco, dada la cercanía de las 
rectas entre sí. 

El valor de la Energía de Activación deducido 

(35.8 kJ/mol) es algo superior al obtenido en reaccio­
nes controladas por la difusión (valores inferiores a 
20 kJ/mol, Lasaga, 1983). Sin embargo, el valor ob­
tenido coincide con el de procesos que tienen meca­
nismos de disolución y transporte (Lasaga, 1983). 

Estas conclusiones hay que tomarlas todavía como 

muy provisionales, ya que no son el producto de un 
estudio cinético riguroso y además, proceden de un 
número de datos muy pequeño. Por consiguiente, no 
vale la pena profundizar por el momento en el posi­
ble significado de esos valores de Energías de Acti­
vación. 

Participando del mismo tipo de errores, pueden ob­
tenerse las ecuaciones de las curvas de la Figura 22, 
en las que se relaciona el tiempo necesario para la 
conversión de la esmectita en ilita con la temperatura. 
Las ecuaciones obtenidas deben tomarse con grandes 
precauciones, pero se han calculado porque los datos 
son asombrosamente razonables. Las ecuaciones ob­
tenidas han sido las siguientes: 

a) Para C1K: 0.05 M: 

t(años) = -1684267.3 + 720765643.7 ■ 1ITV 

r = 0.9807 

b) Para C1K: 0.01 M: 

t(años) = -1307706.6+572124598.1 · 1ITV 

r = 0.9642 

c) Para C1K: 0.50 M: 

t(años) = 609471.7 + 268491795.4 ■ UTC 

r = 0.9699 

Un tratamiento numérico de este tipo se ha podido 
efectuar también sobre la bentonita S­2, ya que exis­
ten datos suficientes para ello. 

La reacción aplicable a esta bentonita es: 

Sh.i Λ/3.1 Fecj.4 Mgi.o Naoj 02Q (OH)4 + K* 0.5 Si6 

Ak K2 020 (OH)4 + 4.7 Si02 + 0.2 Fe2C>3 + MgO 

+ 0.35 Na20 + 0.65 H20 + 0.7H* 
Los resultados del cálculo se recogen en la Tabla 

III­F. 

Asimismo, los datos de tiempos necesarios para la 
destrucción de la esmectita se han representado en la 
Figura 25. 

Puede observarse que los tiempos para la destruc­
ción de la esmectita son sensiblemente más bajos, a 
bajas temperaturas, que en el caso de la bentonita 
S­1. Sin embargo a temperaturas superiores a unos 
160°C, los tiempos son del orden de los del caso 
anterior. 

Aunque no tienen una gran validez, por el pequeño 
número de datos, se han obtenido las ecuaciones para 
las curvas de la Figura 25. Son las siguientes: 

a) Para C1K 0.05 M: 

t(años) = -233849.13 + 108313706.6 ■ 1ITV 

r = 0.9877 

b) Para C1K 0.10 M: 

t(años) = -93753.6 + 45904553.5 ■ I/TV 

r = 0.9962 

c) Para C1K 0.50 M: 

t(años) = -121638.0 + 55823439.5 ■ 1/TV 

r = 0.9740 

Finalmente, se ha aplicado la ecuación de Arrhe­
nius con objeto de obtener las energías de activación. 
Los resultados obtenidos suministran los valores de 
21.8, 16.9 y 22.0 kJ/mol, para cada uno de los trata­
mientos con C1K 0.05, 0.10 y 0.50 M, respectiva­
mente. Incluyendo el valor de 16.9 que parece ser 
anómalo, el valor medio se sitúa en torno a los 20 
kJ/mol. Este valor es incluso más bajo que el obteni­
do para la Bentonita S­1, por lo que se piensa que de­
ben existir procesos de disolución y transporte. 

Para el futuro puede ser interesante seguir la pista a 
los valores de Energías de Activación del proceso de 
conversión esmectita/ilita, ya que pueden suministrar 
un parámetro óptimo para comparar el comportamien­
to de bentonitas entre sí. Aquellas bentonitas con me­
nores energías de activación serán más susceptibles a 
convertirse en ilita que aquellas que posean un valor 
más elevado de la energía de activación. 

En consecuencia, cabe afirmar que los cálculos 
propuestos en este trabajo, basados en el descenso de 
pH durante el tratamiento hidrotermal de las bentoni­
tas, suministran datos temporales de longevidad muy 
razonables y que están en excelente concordancia 
con los obtenidos por otros autores, especialmente en 
la zona crítica de las cercanías de los 100°C. 

­ 2 70 

Resultados y discusión 

Tabla III­E 
Cálculos de la formación de Mica: Bentonita S­1. 

Moles H+ 

Mica formada (mg/21 días) 

Esmectita destruida (mg/año) 

Constante de velocidad año­1 

Tiempo de conversión (años) 

Moles H+ 

Mica formada (mg/21 días) 

Esmectita destruida (mg/año) 

Constante de velocidad año­1 

Tiempo de conversión (años) 

Moles H+ 

Mica formada (mg/21 días) 

Esmectita destruida (mg/año) 

Constante de velocidad año­1 

Tiempo de conversión (años) 

CIK 

0.05 

0.05 

0.05 

0.05 

0.05 

0.10 

0.10 

0.10 

0.10 

0.10 

0.50 

0.50 

0.50 

0.50 

0.50 

60 'C 

120'C 

175'C 

1.27 χ 10"9 

0.68x10"8 

2.46x10"8 

5.05x10"4 

0.27x10"2 

0.98 x10"2 

0.0176 

0.094 

0.340 

9.26x10"6 

4.95x10"5 

1.79x10"4 

496600 

92986 

25713 

1.45x10'9 

0.81x10"8 

5.98x10"8 

5.77x10"4 

3.24x10"3 

2.38x10"2 

0.020 

0.112 

0.818 

1.05x10"5 

5.89 x10"5 

4.30x10"4 

437000 

78036 

10685 

0.30 X10"8 

1.44x10"8 

8.37 x10"8 

1.21x10"3 

5.75x10"3 

3.33x10"2 

0.042 

0.200 

1.158 

2.21 X 10'5 

1.05x10"4 

6.10X10"4 

208145 

43685 

7547 

S­1 

S­1 

S­1 

CIK 

0.05 

0.05 

0.05 

0.10 

0.10 

0.10 

0.50 

0.50 

0.50 

Tabla III­E bis 
Parámetros de Arrhenius. 

Temp 'C 

Ink 

1/Tf/K) 

In Α 

Ea/R 

Ea 

60 

120 

175 

60 

120 

175 

60 

120 

175 

­11.59 

3.00· 10~3 

­9.91 

­8.83 

2.54· <10~3 

2.23· 10"3 

­11.46 

3.00· 10~3 

­0.1046 

­3837 

­7.7 

­9.74 

2.54· 10~3 

2.6225 

­4739 

­9.5 

1.8828 

­4238.4 

­8.5 

ι 

­7.75 

2.23­10~3 

­10.72 

3.00· 10~3 

­9.16 

­7.40 

2.54· 10~3 

2.23· 10~3 

­271 

Resultados y discusión 

Tabla lll-F 
Cálculos de la formación de mica: Bentonita S-2 

Moles H+ 

Mica formada (mg/21 días) 

Esmectita destruida (mg/año) 

Constante de velocidad año"1 

Tiempo de conversión (años) 

Moles H+ 

Mica formada (mg/21 días) 

Esmectita destruida (mg/año) 

Constante de velocidad año"1 

Tiempo de conversión (años) 

Moles H+ 

Mica formada (mg/21 días) 

Esmectita destruida (mg/año) 

Constante de velocidad año"1 

Tiempo de conversión (años) 

CIK 

0.05 

0.05 

0.05 

0.05 

0.05 

0.10 

0.10 

0.10 

0.10 

0.10 

0.50 

0.50 

0.50 

0.50 

0.50 

60 °C 

120'C 

175  C 

4.55x10"9 

1.26x10"8 

3.45x10'8 

2.59x10"3 

7.1x10"3 

1.96x10"2 

0.090 

0.248 

0.682 

4.89X10'5 

1.35x10"4 

3.71x10"4 

94175 

34112 

12413 

9.6x10"9 

5.9x10"8 

4.66x10'8 

5.45x10"3 

1.16 x10"2 

1.30x10"2 

0.190 

0.400 

0.920 

1.03x10"4 

2.17X10"4 

5.00x10"4 

44710 

8.9x10'9 

21222 

9210 

2.94X10'8 

8.37x10"8 

5.06x10"3 

1.67x10"2 

3.82x10'2 

0.176 

0.580 

1.328 

9.56x10"5 

3.15 x10"4 

7.22x10"4 

48171 

14620 

6378 

272 

III. Resultados y discusión 

M I L ES DE AÑOS 

600 

5 0 0­

4 0 0­

3 0 0­

2 0 0­

100 

25 50 75 100 125 150 

175 200 

TEMPERATURA EN aC 

­Θ­ 0,10 M CLK X 0,05 M CIK ­ X­ 0.50 M CIK 

Figura III­22 
Tiempo para la conversión completa de la bentonita S­1 en mica. 

2 7 3­

Resultados y discusión 

M I L ES DE AÑOS 

EBERL y HOWER (1976) . PYTTË (1982) 

700 

600 

5 0 0­

4 0 0­

3 0 0­

200 

100 

ι ι ι 1 Γ 

0 25 50 75 100 125 150 175 200 

TEMPERATURA EN aC 

­ B­ 0,10 M CLK X­ 0,05 M CIK ­ *­ 0.50 M CIK 

Figura III­23 
Tiempo para la conversión completa de la bentonita S­1 en mica. 

­274 

III. Resultados y discusión 

In k 

1/T ( Κ) * 10 

— 0,05 CIK M 

Η— 0,10 CI Κ Μ * 0,50 CIK Μ 

Figura ΙΙΙ-24 
Representación de Arrhenius.. 

275 

, Resultados y discusión 

M I L ES  DE  AÑOS 

PYTTE  (1982) 

EBERL  y  HOWER  (1976) 

250 

200 

1 5 0-

1 0 0-

50 

I 
25 

I 
50 

I 
75 

I 
100 
TEMPERATURA  EN 8C 

I 
125 

150 

175  200 

- B-  0,10  M CLK 

- *-  0,05  M CIK 

- X-  0.50  M CIK 

Figura III-25 
Tiempo para la conversión completa de la bentonita S-2 en mica. 

276 

III. Resultados y discusión 

III.2.6 Variaciones del K+ adsorbido 

El potasio adsorbido o retenido es la diferencia en­
tre las concentraciones inicial y en el equilibrio de la 
solución en contacto con la bentonita. El potasio ad­
sorbido se supone que ocupa posiciones de cambio 
en los espacios interlaminares de las esmectitas, y no 
implica ningún sentido de irreversibilidad. 

En las Figuras III­26/29 se muestran las variacio­
nes del potasio adsorbido en las experiencias de esta­
bilidad. 

Puede observarse que la influencia de la temperatu­
ra es mínima y que las variaciones del K+ adsorbido 
dependen fundamentalmente de la concentración ini­
cial de K+. 

La capacidad total de cambio estimada para la ben­
tonita S­1 es de 107 meq/100 g, por consiguiente, se 
ha superado este valor con la adsorción de potasio en 
las muestras sometidas a la más alta concentración 
salina. El problema que se plantea es de si ha existido 
un simple proceso de intercambio iónico o, por el 
contrario, a altas salinidades ha existido además un 
proceso de neoformación de ilita. El hecho de que la 
bentonita en estudio posea esmectitas de muy peque­
ño tamaño, junto con pequeñas cantidades de sílice 
amorfa, puede favorecer la simple adsorción de pota­
sio en cantidad ligeramente superior a la capacidad 
de cambio determinada a temperatura ambiente 
(aprox. 20°C). Este hecho, de todas formas, tendrá 
que ser investigado en trabajos futuros. En cualquier 
caso, la retención de potasio por encima del valor de 
la capacidad de cambio ha sido ya encontrado por 
otros autores e interpretado por Güven (1990) como 
debido a un ligero aumento de la carga de la lamina 
de esmectita. 

La discusión de los resultados del potasio adsorbi­
do se planteará en tres frentes distintos. En este apar­
tado se deducirán las relaciones matemáticas con la 
temperatura y la salinidad, y en apartados sucesivos 
se profundizará en el proceso de adsorción y en el 
cálculo de los parámetros termodinâmicos de dicho 
proceso. 

A partir de los datos de la Tabla III­D se han calcu­
lado una serie de ecuaciones de regresión múltiple en 
las que se incluyen los efectos de la temperatura y la 
salinidad sobre el K+ adsorbido.Estas ecuaciones se 
recogen a continuación: 

a) Bentonita S­1 

1. Variación del potasio adsorbido en función de la 

temperatura y del potasio inicial: 

Se ha obtenido la siguiente ecuación altamente 
significativa: 

/Tads = 12,0233 - 0,0154 (Temp)+0,4587(K*inic) 
R = 0,998 (l%o); (CR2)\=0,001; (CR2)2 = 0,99; 
De esta ecuación se deducen las conclusiones 
siguientes: 
a) De acuerdo con los valores de la variación 

explicada (CR"), la única variable que influ­
ye es la concentración de potasio. La in­
fluencia de la temperatura es prácticamente 
despreciable. El factor de influencia es del 
orden de mil. 

b) Se puede calcular que para disminuir en 1 

meq/100 g el potasio adsorbido es necesario 
una elevación de la temperatura de unos 
65°C, a salinidad constante. 

c) Sin embargo, para que aumente el potasio 

adsorbido en 1 meq/100 g es necesario adi­
cionar una concentración de 2 meq/100 g. Es 
decir, para cualquier concentración de pota­
sio usada sólo se adsorbe la mitad, si se man­
tiene constante la temperatura. 

2. Variación del potasio adsorbido en función de la 
temperatura y del potasio en el equilibrio. 

K*íds.= 22,4601 - 0,0287(Temp) + 0,8427(Κ*^) 
R = 0,994 (l%o); (CR2)1=0,002; (CR2)2 = 0,98; 

A partir de esta ecuación se pueden deducir las 
siguientes conclusiones: 
a) De nuevo la concentración de potasio, en es­
te caso la de equilibrio, es el factor que supe­
ra en importancia a la temperatura por un 
factor cercano a 500. 

b) Si se mantiene constante la concentración de 
potasio, se puede calcular que por cada 35°C 
de elevación de temperatura, el potasio ad­
sorbido disminuye en un meq/100 g. 

c) Si, por el contrario, se mantiene constante la 
temperatura se pued*e deducir que por cada 
meq/100 g de potasio en el equilibrio, se ad­
sorbe una cantidad equivalente. 

b) Bentonita S­2 

1. Variación de potasio adsorbido en función de la 

temperatura y del potasio inicial. 

Se ha obtenido la siguiente ecuación altamente 
significativa: 

^ads = 16,2278 - 0,0263(Temp) + 0,3897(K*inic) 

­ 2 77 

I. Resultados y discusión 

R  = 0,997 (l%o);  (CR2)i=0,00I  ; (CR2)2  =  0,99; 
De  esta  ecuación  se  deducen  las  conclusiones 
siguientes: 
a)  El efecto  de la temperatura es, de nuevo, casi 
despreciable.  La  concentración  de  potasio 
adsorbido  supera  en  importancia  a la  tempe 
ratura por un factor  del orden  de mil. 

b)  A  salinidad  constante,  disminuye  el  potasio 
adsorbido en un meq/100 g por cada 38°C de 
elevación  de la temperatura. 

c)  Por el contrario, a temperatura  constante,  son 
necesarios  2.5  meq/100  g  de  potasio  inicial 
para  que  aumente  en  1 meq/100  g el  potasio 
adsorbido. 

2.  Variación  del p'otasio adsorbido en función  de la 

temperatura y del potasio en el equilibrio: 

Se  ha  obtenido  la  siguiente  ecuación  altamente 
significativa: 

^ a ds  = 26,7618  - 0,0430(Temp)  +  0,6352(K*cq) 
R  = 0,993 (l%o);  (CR2)\  = 0,0016; (CR2)2  =  0,98; 

De  esta  ecuación  se  pueden  extraer  las  siguien 
tes conclusiones: 
a)  Una  vez  más,  la concentración  de  potasio  es 
un  factor  más  importante  que  la  temperatura 
(más de 600 veces). 

b)  Se puede  calcular  que  por  cada  23°C  de  ele 
vación  de  temperatura  la  concentración  de 
potasio  adsorbido  disminuye  en  1 meq/100 g 
si se mantiene la salinidad  constante. 

c)  Si  se mantiene  constante  la temperatura,  por 
cada  meq/100  g  de  potasio  adsorbido  es  ne 

cesario  mantener  una  concentración  de  1.5 
meq/100 g en la solución de equilibrio. 
Puede  concluirse  que  el  proceso  de  adsorción  de 
potasio  viene  regulado  casi  exclusivamente  por  su 
concentración  en  la  solución  en  contacto.  La  tempe 
ratura,  por el contrario  apenas tiene  influencia.  Estos 
hechos  son  claramente  demostrables  para  las  dos 
bentonitas estudiadas. 

El  primer hecho  es bien  comprensible,  ya que es tí 
pico de cualquier proceso  de adsorción.  Sin embargo, 
la  ausencia  del  efecto  importante  de  la  temperatura 
merece un breve comentario. 

La  temperatura  no  sólo no  influye  apenas,  sino  que 
lo  hace  negativamente.  Es  decir,  que  al  aumentar  la 
temperatura  disminuye  la  adsorción.  Este  comporta 
miento es típico de aquellos procesos que representan 
reacciones  exotérmicas  (Ross,  1989).  Debe  interpre 
tarse,  por  tanto,  el  proceso  de  adsorción  de  potasio 
por  las  esmectitas  como  aquel  en  el  que  el  potasio 
que  está  muy  poco  hidratado  en  la  solución  en  con 
tacto,  al ponerse  en  contacto  con  la esmectita,  pasa  a 
unas  posiciones  que  hacen  que  el  cambio  energético 
sea exotérmico. Estas posiciones  son los huecos ditri-
gonales  de  la  superficie  de  las  láminas  que  tienen 
unas  dimensiones  muy  próximas  al  radio  iónico  del 
potasio. Esta reacción  exotérmica,  al ser adsorbido  en 
esas  posiciones,  explica  la  alta  tendencia  del  potasio 
a ser retenido  irreversiblemente. 

La transformación  de la esmectita en una  esmecti 
ta  potásica,  al  elevar  la  concentración  del  potasio, 
que ocupa unas posiciones  que pueden  ser  fijas,  debe 
facilitar  en  gran  medida  la  transformación  de  la  es 
mectita en ilita. 

278 

III. Resultados y discusión 

K  ADSORBIDO  ( m e q / 1 0 0 g) 

140 

120 -

100  -

80 -

60 

40 

20 

50 

100 
TEMPERATURA  EN  SC 

150 

2 00 

S-  0,05  M CIK  H—0,10  M  CIK 

- *-  0,50  M  CIK 

Figura III-26 
Variaciones del potasio adsorbido (bentonita S-1). 

- 2 79 

, Resultados y discusión 

Κ ADSORBIDO ( m e q / 1 00 g) 

140 

120 -

100 

0,1 

0,2 0,3 0,4 

0,5 

CIK M 

■β- 60 SC - +- 120 eC -^- 175 SC 

Figura III-27 
Variaciones del potasio adsorbido (bentonita S-1). 

2 8 0-

II. Resultados y discusión 

K  ADSORBIDO  (meq/100g) 

120 

1 00 

50 

100 
TEMPERATURA  EN  SC 

150 

2 00 

-B-  0,05  M CIK  H—  0,10  M  CIK 

- #-  0,50  M  CIK 

Figura III-28 
Variaciones del potasio adsorbido (bentonita S-2). 

281 

, Resultados y discusión 

Κ ADSORBIDO ( m e q / 1 00 g) 

120 

100 

0,1 

0,2 0,3 0,4 

0,5 

CIK M 

■e- 60 SC -H— 120 SC ~^~ 175 fiC 

Figura III-29 
Variaciones del potasio adsorbido (bentonita S-2). 

282 

III. Resultados y discusión 

orden  de unos  18 meq/100  g de potasio  como 
valor  medio  en los casos  estudiados,  ya que  la 
capacidad  de cambio es de 107 meq/100 g, y las 
cantidades  adsorbidas  de  potasio  han  sido  de 
122,  125 y 128 meq/100 g para las temperaturas 
de 60,120 y 175°C, respectivamente. 

Para  la bentonita  S-2, se han obtenido  las  si 
guientes  ecuaciones  de regresión  (en  meq/g) 
a  partir  de los datos  de la Tabla  III-K  y  Fig. 
III-34. 

A 60 °C: K*ads = 0.591 (K*inic)0J34  „ (r =  0.9955) 
A 120 °C: K*ads = 0.563 (K*inic)0J31  „  (r=0.9995) 
A 175 V: K*-áds = 0.555 (K*inicf143 „  (r=0.9907) 

Las concentraciones de potasio deducidas en es 
te  caso  para  equilibrar  la capacidad  de cambio 
de la esmectita son 1.72,  1.84 y 1.86 meq/g  para 
las temperaturas  de 60, 120 y 175°C, respectiva 
mente. Estos  valores también  son inferiores  a la 
concentración de potasio más alta utilizada. 

b)  Relación  entre  potasio  adsorbido  (K+

equilibrio (K+

eq): 

adS)  y de 

Se ha aplicado  estrictamente la clásica  ecuación 
de Freundlich para las isotermas  de los procesos 
de adsorción que regula la relación  existente en 
tre la concentración  de la especie  adsorbida  y la 
concentración  en la solución  de equilibrio. Las 
ecuaciones  deducidas para la bentonita  S-1 (Fig. 
III-32) han sido las siguientes (en meq/g): 

A 60 °C: K*ads = 1.068 (K*eqfA*5  „ (r =  0.9993) 
A 120 V: K*ads  = 1.093 (K*eq)0523  „ (r =  0.9988) 
A 175 °C: K*aás = 0.971 (K*eqf507 „ (r =  0.9907) 

El  hecho  de  que  se  aplique  la  ecuación  de 
Freundlich  es ya, de por sí, una indicación  de 
que  el  proceso  de retención  de  potasio  en las 
condiciones  experimentales  utilizadas  es  un 
simple  proceso  de adsorción.  Además,  es indi 
cativo de que se trata de situaciones  de verdade 
ro  equilibrio  en las condiciones  de trabajo ac 
tuales, lo que permite  desarrollar,  más adelante, 
cálculos de tipo termodinâmico en este proceso. 

Para la bentonita S-2 (Fig. III-33)  se han obteni 
do las siguientes  ecuaciones: 

A 60 °C: /Tads = 0.997 (K*eqfA9(> „(r =  0.9867) 
A 120 V: /Tads  = 0.916 (K*eq)0-501 „ (r =  0.9999) 
A 175 V: K*ads = 0.906 (K*eq)°-531  „ (r =  0.9999) 

III.2.7 El proceso de adsorción 

de potasio 

Para  intentar  conocer  el  proceso  de  adsorción  de 
potasio  por las esmectitas  se han aplicado  dos tipos 
de ecuaciones, basadas en los datos anteriormente ex 
puestos, y que muestran unas estrechas relaciones en 
tre potasio adsorbido, inicial y de equilibrio. Estas re 
laciones  se  ha  demostrado 
también  que  son 
prácticamente  independientes  de la temperatura. En 
la  Tabla  III-I  se recogen  los datos  utilizados,  que  se 
muestran en las Figuras III-30 y III-32 para la bento 
nita S-1. 

a)  Relación  entre potasio  adsorbido  (K+

cial (K+inic): 

ads) y el ini 

Se  ha  aplicado  una ecuación  parecida  a  la de 
Freundlich.  Para  calcular  la ecuación  de regre 
sión entre  ambas  variables  se han expresado los 
resultados  en  meq  de  K+/g  de  muestra.  Las 
ecuaciones  obtenidas  para  la bentonita  S-1 son 
las siguientes: 

A 60 °C: K*ads = 0.617 (K*inicfJ5°  „  (r=0,9998) 
A 120 V: K*ads = 0.617 (fC^f-773  „  (r=0,9999) 
A 175 V: K*ads = 0.587 (K*inic)0J90  „  (r=0,9987) 

Estas ecuaciones, que deben  ser mejoradas en el 
futuro  con más puntos experimentales,  permiten 
deducir la cantidad  de potasio que puede  ser ad 
sorbido en la bentonita en función  de la concen 
tración  inicial  del mismo.  Estas  relaciones son 
de  gran  importancia  ya  que son  directamente 
aplicables  al  caso  real  en que una solución  de 
percolación  (de granitos, formaciones  arcillosas, 
etc)  interacciona  con la bentonita  de las cerca 
nías del "canister".  A partir  de la concentración 
de  potasio  en la solución  de percolación  (K+¡nic) 
se puede calcular la cantidad  de potasio  retenido 
por la bentonita (K+

ads). 

Concretamente,  se  ha  calculado  la  concentra 
ción necesaria de potasio en la solución  inicial o 
de percolación  para sustituir cuantitativamente a 
todos  los cationes  de  cambio  de la  esmectita. 
Estas concentraciones  corresponden a 2.08, 2.04 
y  2.14 meq/g  de potasio  para  las temperaturas 
de 60, 120 y 175°C, respectivamente. Estas con 
centraciones  son  todas  inferiores  al  punto  de 
máxima  adición  de  potasio  estudiada  (2.5 
meq/g) y muestran que la esmectita  absorbe más 
potasio  del  necesario  para  equilibrar  su  carga 
superficial  (compensada  con  los  cationes  de 
cambio). La cantidad  adsorbida en exceso es del 

2 8 3-

Resultados y discusión 

La  menor  capacidad  de  retención  de  potasio 
en  esta  bentonita,  respecto  a  la  muestra  S-1, 
tiene  que  estar  ligada  necesariamente  a su  me 
nor  contenido  en  esmectita  (95  y  92  %  de  es 
mectita  para  las bentonitas  S-1  y S-2,  respecti 
vamente). 

Finalmente,  puede  observarse  que  las  ecuacio 
nes  para  las  diferentes  temperaturas  son  simila 
res  para  cada  bentonita,  e  incluso  para  ambas 
bentonitas.  Este  hecho  confirma  una  vez  más  la 
mínima  influencia  ejercida  por  la  temperatura 
en el proceso de adsorción  de potasio. 

T'C 

60 

120 

175 

Tabla lll-l 
Concentraciones de potasio inicial, final y adsorbido para la muestra  S-1. 

K+  meq/10ml 

K+  meq/g de muestra 

K+  meq/g de muestra 

Inic. 

Final 

Ads 

K ¡nie 

K eq 

K ads 

In K ¡nie 

In K eq 

In  K+ads 

0.50 

1.00 

5.00 

0.50 

1.00 

5.00 

0.25 

0.50 

1.00 

3.00 

5.00 

0.07 

0.25 

2.56 

0.08 

0.27 

2.50 

0.02 

0.09 

0.33 

1.49 

2.44 

0.43 

0.75 

2.44 

0.42 

0.73 

2.50 

0.22 

0.41 

0.67 

1.51 

2.56 

0.25 

0.035 

0.215 

-1.386 

-3.352 

-1.537 

0.50 

2.50 

0.25 

0.50 

2.50 

0.12 

0.25 

0.50 

1.50 

2.50 

0.125 

0.375 

-0.693 

-2.079 

-0.981 

1.28 

0.04 

1.22 

0.21 

0.916 

0.247 

0.199 

-1.386 

-3.219 

-1.561 

0.135 

0.365 

-0.693 

-2.002 

-1.008 

1.25 

1.25 

0.916 

0.223 

0.223 

0.012 

0.112 

-2.079 

-4.382 

-2.185 

0.045 

0.205 

-1.386 

-3.101 

-1.585 

0.165 

0.335 

-0.693 

-1.802 

-1.100 

0.745 

0.755 

0.405 

-0.294 

-0.281 

1.22 

1.28 

0.916 

0.199 

0.247 

¡Cinc = Concentración Inicial de \C  (meq/g de  bentonita). 

K*eq = Concentración  de equilibrio  (o final), (meq/g de bentonita). 
K^ads = Concentración de K4  adsorbido  (meq/g de  bentonita). 

284 

III. Resultados y discusión 

In Ka d 8( m e q / g) 

0,5 

- 0 ,5 

-

-1 

-

- 1 ,5 

-2 -

-

- 2 ,5 

/U 

yp 

l I 

I I 

-2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 

In K,*nl0(meq/g) 

- B- 60 C — I— 120 C *■ 175 C 

Figura III-30 
Ecuación de adsorción (bentonita S-1). 

285-

. Resultados y discusión 

In Ka d 8(meq/g) 

- 0 , 5-

-1,5 

-1 

- 0 ,5 O 
In K.'Jmeq/g) 

0,5 

■β- 60 C "Η— 120 C -* 175 C 

Figura 111-31 
Ecuación de adsorción (bentonita S-2). 

286 

III. Resultados y discusión 

'n  K  *  ( m e q / g) 

-5 

-4,5 

-4 

-3,5  -3 

-2,5 

-2 

-1,5 

-1  -0,5  O  0,5 

In  Keq  (meq/g) 

- e-  60  eC  —^— 120  ÕC 

- *-  175  ÖC 

Figura  III-32 
Ecuación tipo Freundlich  (bentonita S-1). 

- 2 8 7-

III. Resultados y discusión 

In  Ka*d 8(meq/g) 

- 0 , 5-

-3,5 

-3 

-2,5 

-2 

-1,5 

-1 

-0,5 

0 

0,5 

In  K  eo(meq/g) 

eq 

- a-  60  C 

- +- 120  C 

-*  175  C 

Figura III-33 
Ecuación de adsorción (bentonita S-2). 

288 

I. Resultados y discusión 

III.2.8 El espacio interlaminar 

Uno de los aspectos que interesa conocer muy bien 

es el conjunto de características que definen el espa­
cio interlaminar de las esmectitas, ya que este espacio 
va a ser el "laboratorio" inicial en el que pueden dar­
se los primeros pasos para la reacción de transforma­
ción de la esmectita en ilita. El espacio interlaminar 
viene definido por las superficies de dos láminas ad­
yacentes y cuyo volumen está ocupado por los catio­
nes de cambio y algunas moléculas de agua. Con ob­
jeto de seleccionar y normalizar a una superficie 
concreta es preferible utilizar la propia superficie de 
la celdilla unidad. Cada lámina de esmectita (de espe­
sor igual a "c") está formada por un número finito de 
celdillas unidad según el plano "a.b". Las dimensio­
nes de este plano de referencia cristalográfico se pue­
den conocer a partir de los datos difractométricos, 
aunque normalmente el producto de "a.b" es del or­
den de 46­48 Å2 para la mayoría de las esmectitas. 
Este valor varía dependiendo de la composición quí­
mica de la esmectita. Concretamente, se ha sugerido 
la siguiente ecuación de regresión múltiple que rela­
ciona las dimensiones del eje "b" con la composición 
de las capas tetra­ y octaédrica de las esmectitas 
dioctaédricas (Brindley y MacEwan, 1953): 

b (Å) = 8.92 + 0.06Al(3+)(TV) + 0.09 Fe(3+)(VI) + 

+ 0J8Mg(2+)(VI) 

utilizando los valores de los cationes correspondien­
tes a media celdilla. 

Al aplicar esta ecuación a la esmectita de la bento­

nita S­1 se obtiene un valor de b = 9.05 Å. Puesto 
que el valor de a = bV3~para la mayoría de las esmec­
titas (Brindley y Brown, 1980), entonces a = 5.22 Å. 
De acuerdo con ello, el valor del espaciado corres­
pondiente a la reflexión (060) debería ser de 1.50 A. 
Este valor es el encontrado efectivamente en el dia­
grama de difracción de rayos X de la esmectita en 
cuestión. Por tanto, en este caso, parece cumplirse la 
ecuación anteriormente mencionada y puede tomar­
se como valor más probable del área de la celdilla el 
de 47 Å2. 

Puede comprobarse que el Area superficial crista­
lográfica coincide muy bien también con el Area su­
perficial determinada. Se trata de calcular el área co­
rrespondiente a un gramo de esmectita teniendo en 
cuenta la superficie de una celdilla y teniendo en 
cuenta que en un Peso molecular de esmectita existe 
un número de celdillas igual al numero de Avoga­
dro. En consecuencia, el Area Superficial cristalo­
gráfica es: 

Area Superficial = 2 ■ 0.47 ■ 6.02 ■ 1023 I 778 = 
= 727 m21 g 

Este valor es exactamente el encontrado para la es­
mectita pura, ya que para la bentonita el valor deter­
minado es de 691 m2/g, pero como tiene un 95% de 
pureza el resultado final para esmectita pura es de 
727 m2/g. 

El cálculo que se propone es determinar el número 
de iones potasio que pueden ir entrando en el espacio 
interlaminar de la esmectita y que van a ocupar una 
celdilla unidad. Este valor corresponde a lo que se ha 
denominado "exceso de iones por unidad de superfi­
cie" (Sposito, 1984) y puede calcularse a través de la 
siguiente ecuación : 

m¡) /S 

(vv) 

en la que n¡ = moles totales del ion "i" en el sistema 
por unidad de masa de sólido; Mw = kg totales de 
agua en el sistema por unidad de masa de sólido; mi = 
molalidad del ion en la solución de equilibrio, y S = 
Superficie específica del sólido. 

Si la adsorción se efectúa por inmersión de 1 kg de 

solido en Mtw kg de agua conteniendo "i" con una 
molalidad m¡0, entonces la ley de conservación de 
masas requiere que: 

n¡ = m 1 ■ Mnv - m-i (Mm. ­ MK ) 

Al introducir esta condición en la ecuación primera 

queda: 

Y = AmrMíw/S 

donde Am¡ = m¡0 ­ m¡, que es el cambio causado por 
la adsorción, es decir, la diferencia entre la concen­
tración de "i" en la solución inicial y en la solución 
final de equilibrio. En nuestro caso concreto será: 

Δ/Wf = KJnc ~ Keq = Kads 

El cálculo de los valores de "exceso de iones por 
unidad de superficie" se recoge, para la bentonita S­
LenlaTablalII­J. 

En esta Tabla se muestran los datos en dos formas 
diferentes, como moles de potasio por metro cuadra­
do, que es la medida usual y como número de iones 
potasio por celdilla, que tiene un sentido físico más 
evidente. Puede observarse que efectivamente ambos 
parámetros varían prácticamente al ritmo de la con­
centración de CIK, mientras que la temperatura ape­

289 

II. Resultados y discusión 

nas tiene efecto. En la Figura III­34 se recogen los 
datos de iones/celdilla frente a la concentración ini­
cial de potasio; de su inspección parece deducirse 
que podría existir una tendencia hacia un valor máxi­
mo de iones/celdilla, en torno a dos, y otro mas dudo­
so a valores superiores. Es decir, parece como si en la 
zona de concentraciones de 1.5 a 2.0 mmoles de po­
tasio/g existiese un primer nivel máximo de adsor­
ción, que después sería superado por otro a mayores 
concentraciones. 

Para comprobar esta nueva situación se puede ha­

cer uso de la razón de concentraciones de potasio 
K+eq / K+¡n¡c que puede indicar si existen condiciones 
de un máximo de adsorción a una concentración de­
terminada. En la Figura III­35 se ha representado este 
parámetro frente a la concentración inicial de potasio. 
Puede comprobarse que efectivamente a partir de la 
concentración de 1.5 mmoles de potasio/g de esmec­
tita la razón anterior parece que tiende a no sufrir va­
riación ninguna, tendiendo a un valor que indica que 
la cantidad de potasio en la solución de equilibrio es 
la mitad de su concentración inicial. Según la Tabla 
III­J esta situación corresponde a una ocupación de 
iones /celdilla entre 1.5 y 2.0. 

De acuerdo con la estructura cristalina de los filosi­
licatos 2:1, las superficies externas de la celdilla uni­
dad de una montmorillonita contienen dos huecos di­
trigonales tetraédricos cada una. En el caso de una 
mica de tipo moscovita los iones potásicos equilibran 
la carga de la lámina silicatada introduciéndose en di­
chos huecos. Para una celdilla unidad de moscovita el 
número de potasios máximo es precisamente de dos. 
Estos iones potasio pertenecen por igual a la lámina 
superior como a la inferior, es decir, están comparti­
dos por ambas superficies unitarias y están fijos con 
una alta energía, de tal manera que ambas superficies 
son prácticamente inseparables. Sin embargo, en las 
ilitas y en mucha mayor extensión en las esmectitas, 
al ser muy inferior la carga negativa total de las lámi­
nas, los iones potasio ya no están tan fuertemente re­
tenidos. En estos casos pueden penetrar perfectamen­
te moléculas de agua que hidraten a los iones 
interlaminares. El caso presente es de este tipo ya que 
se parte de una estructura de esmectita con una carga 
negativa de unos 0.9 iones/celdilla, de acuerdo con la 
fórmula estructural de la esmectita S­1. Esto quiere 

decir que con un poco menos de un ion de potasio 
por celdilla es posible equilibrar completamente la 
carga de la lámina. Sin embargo, en la Tabla III­J se 
muestra que las esmectitas han adsorbido hasta unos 
2.5 iones /celdilla cuando la concentración de potasio 
ha sido la más elevada. Y da la impresión de poderse 
aumentar el número de iones potasio por celdilla a 
concentraciones algo superiores a las usadas en este 
trabajo. 

Este último hecho plantea el problema de la super­
ficie ocupada por cada ion. En principio, si el potasio 
entrase irreversiblemente en los huecos ditrigonales, 
sólo ocuparía el area correspondiente a dichos hue­
cos, ya que penetra en ellos. Sin embargo, es bastante 
más probable que entre en el espacio interlaminar li­
geramente hidratado. Concretamente, el radio hidra­
tado del potasio es del orden de 1.5, es decir, muy 
próximo a su radio iónico (Klotz, 1950), por tanto, la 
superficie total de la celdilla unidad quedaría cubierta 
con una cantidad máxima de seis iones, aproximada­
mente, en empaquetamiento hexagonal compacto. 

De acuerdo con estos cálculos es posible imaginar 
el siguiente proceso de entrada de iones potasio en la 
celdilla unidad. Debe haber como mínimo tres nive­
les de relleno diferentes. El primero correspondería a 
la equilibración completa de la carga de la lámina, es 
decir, a la entrada de aproximadamente un potasio 
por celdilla unidad. El segundo correspondería a la 
entrada de dos potasios que, aún cuando estuviesen 
ligerísimamente hidratados, se dirigirían hacia la po­
sición más cercana a los huecos ditrigonales tetraé­
dricos; de esta forma, se lograría la equilibración es­
térica de los huecos de la capa tetraèdrica y de alguna 
manera se alcanzaría un cierto grado de simetría en la 
celdilla. Finalmente, y en tercer lugar, se tendería a 
ocupar todo el espacio (unos 47 A2) de la celdilla 
unidad que con un empaquetamiento hexagonal com­
pacto, correspondería a unos seis iones potasio por 
celdilla. 

Si con esta nueva visión se vuelve a contemplar la 

Figura ΙΠ­34 puede observarse que efectivamente 
son visibles, al menos, las etapas una y dos del posi­
ble mecanismo propuesto. 

Para comprobar todo ello es necesario un estudio 
mas amplio que será efectuado en próximos trabajos. 

­ 2 9 0­

III. Resultados y discusión 

Tabla III-J 
Parámetros superficiales de adsorción. 

Temperatura 'C 

CIK/moles 

60 

60 

60 

120 

120 

120 

175 

175 

175 

175 

175 

0I05 

0.10 

0.50 

0.05 

0.10 

0.50 

0.025 

0.05 

0.10 

0.30 

0.50 

iones K+/celdilla 

K eq/K inlc 

0.44 

0.76 

2.49 

0.43 

0.74 

2.55 

0.23 

0.42 

0.68 

1.54 

2.61 

0.14 

0.25 

0.51 

0.16 

0.27 

0.50 

0.10 

0.18 

0.33 

0.50 

0.49 

Σ 

ft 

1.56 

2.71 

8.83 

1.52 

2.64 

9.04 

0.81 

1.48 

2.42 

5.46 

9.26 

291 -

, Resultados y discusión 

iones K / c e l di I la 

3 

2,5 

-

2 

1,5 

-

1 

0,5 

* 

* 

α 

* 

I ι 

0,5 

I 

1 1,5 2 

I 

2,5 

K. n+. o (m m o , e s /g) 

■ 60 fiC + 120 δ * 175 a 

Figura III-34 
Variación del número de iones potasio/celdilla frente a su concentración inicial. 

2 9 2-

, Resultados y discusión 

* 

* 

Ke q/K ¡nie 

0,6 

0,5 

0,4 

0,3 

0,2 

0,1 

ê 

+ 

* 
4­

■ 

ι ι 

0,5 

ι 

1 1,5 2 

ι 

2,5 

Kln*lc(mmoles/g) 

60 fiC + 120 fi * 175 fl 

Figura III­35 

293 

, Resultados y discusión 

UI.2.9 Termodinámica del proceso 
de retención de potasio 

En los estados de equilibrio verdaderos, es decir, en 

aquellos que se encuentran en condiciones de revers­
ibilidad, es posible deducir la constante de equilibrio 
de los espacios que participan de la reacción. En el 
caso actual, parece que el proceso de adsorción de 
potasio transcurre en condiciones de verdadero equi­
librio, ya que la reacción es muy rápida. Por consi­
guiente, debe intentarse calcular la constante de equi­
librio. 

La determinación de la constante de equilibrio en 
un sistema heterogéneo plantea ciertas dificultades, 
aunque son posibles de superar. Concretamente, es 
difícil determinar los coeficientes de actividad de las 
especies que participan. 

La determinación de la constante de equilibrio del 
proceso de adsorción de potasio, tiene la ventaja de 
servir de entrada al cálculo de los parámetros termo­
dinámicos de dicho proceso. La Energía libre es cal­
culable a través de su relación directa con la constan­
te de equilibrio. El resto de las variables de estado 
pueden calcularse también a partir de relaciones co­
nocidas. 

El proceso de cálculo seguido se expone a conti­

nuación. 

La constante de equilibrio para un proceso de ad­
sorción en solución acuosa puede definirse como: 

K = 

Je-Ce 

en la que γ5 y γε son los coeficientes de actividad del 
ion adsorbido y del agua respectivamente; Cs son los 
μg de catión adsorbido por mililitro de solución en 
contacto con el adsorbente y Ce los μg del catión por 
mililitro de solución en el equilibrio. 

El valor de Cs no es la simple concentración de ca­
tión adsorbido. Fu et al. (1948) han deducido una ex­
presión que permite su cálculo en forma más riguro­
sa. Así: 

( Ρ ι / Μ , Μ, 

cs = — 

( S/N ■ Xm ) ­ (A2/M2 ■ 10 ) 

en la que pi = densidad del disolvente, agua (g/ml); 
Mj y M2 son los pesos molecular y atómico del disol­
vente y del catión (g/mol); A] y A2 son las áreas de la 
molécula de agua y del catión (cm /molécula); Ν es 
el número de Avogadro; S, la superficie específica 
del adsorbente (m /g) y Xra la cantidad de catión ad­
sorbido ^g/g). 

Un problema difícil es el cálculo de los coeficientes 

de actividad (γ) que varían con la fuerza iónica de la 
solución y con la temperatura. Ahora bien, puesto 
que estos coeficientes tienden a uno cuando la con­
centración iónica se aproxima a cero, es decir a dilu­
ción infinita, es posible calcular la constante de equi­
librio del proceso de retención de potasio mediante la 
expresión: 

K„ 

*—j ís ' ^s 

: l ü nr^ = v r 

Cs^O^-e le W 
El valor de Ko se puede obtener con más fiabilidad 

representando Ín (CJCe) frente a Cs y extrapolando 
gráficamente a Cs = 0, para cada isoterma. 

Una vez calculado el valor de la constante de equi­
librio (Ko) se puede deducir el valor de la Energía Li­
bre del proceso, AG°, mediante la expresión: 

AG°=-RTLnK0 

en la que R es la constante de los gases y Τ la tempe­
ratura absoluta. 

La entalpia del proceso se puede calcular, entonces, 

a partir de la ecuación integrada de VantAHoff: 

AH° = -

RLn(K0¿/K0A) 
( l / T a ­ l / TO 

en la que Κο,ι y Ko^ son las constantes de equilibrio 
a las temperaturas Ti y T2. 

Finalmente, la entropía del proceso de adsorción se 

calcula mediante las expresiones: 

AS°  = 

( M ° ­ A G · ). _ . (àG2° - AG, °) 

™ ι  ύ 

—  — 

que deben suministrar resultados  concordantes. 

Para  la aplicación de estas expresiones ha sido ne­
cesario recalcular los datos de las Tablas III­I, III­L y 
expresarlos en la forma descrita en la Tabla III­K y 
III­M. 

Una dificultad que se encuentra es la correcta ex­
trapolación de la curva de Ín (Cs/Ce) frente a Cs para 
Cs igual a cero (Fig. III­36). Como se verá más ade­
lante, el error cometido no afecta al orden de magni­
tud de Κ,. 

También se ha observado que ΔΗ° varía ligeramen­

te con la temperatura por lo que se ha tomado un va­
lor medio para el intervalo térmico estudiado. 

El resultado de estos cálculos se recogen en las Ta­
blas III­N y III­Ñ. Los resultados obtenidos son bas­
tantes razonables, a pesar del escaso número de datos 
experimentales. 

294 

. Resultados y discusión 

Los valores de la Energía Libre del proceso van 
siendo más negativos a medida que aumenta la tem­
peratura. De acuerdo con la expresión: AG° = ΔΗ° ­
Τ AS°, la mayor negatividad de AG°, al aumentar T, 
es indicativa de que AS0 es positiva, ya que ΔΗ° es 
siempre negativa en este caso. Independientemente 
del problema del signo de AS°, la negatividad de AG° 
es un índice de que la adsorción de potasio por las es­
mectitas es más "espontánea" a medida que aumenta 
la temperatura. Sin embargo, los datos actuales no in­
dican ningún proceso adicional al descrito. Es decir, 
no hay indicios energéticos de que se esté formando 
un nuevo mineral, (mica en este caso). Como se ha 
discutido en apartados anteriores, las cantidades de 
mica formadas en su caso serían tan mínimas que la 
energía asociada a su formación no es cuantizable 
por este procedimiento. 

El valor positivo de la Entropía puede sorprender a 
primera vista ya que, según su concepto de orden­de­
sorden, la adsorción de potasio por un filosilicato 
suele presentar ciertas características de irre­
versibilidad debido al "orden" producido por su ubi­
cación en los huecos tetraédricos de las láminas. Sin 
embargo, hay que tener en cuenta que en el intercam­
bio iónico no sólo intervienen los cationes de cambio 
sino también las moléculas de agua ligadas a ellos. 
Concretamente, si una esmectita tiene un único ca­
tión de cambio, éste estará rodeado de un cierto nú­
mero de moléculas de agua de coordinación (x) que 
depende de la relación carga/radio del ion. Si este ca­
tión es sustituido por otro con menor número de mo­
léculas de agua de coordinación (y), durante el fenó­
meno de intercambio se eliminaran del espacio 
interlaminar (x ­ y) moléculas de agua (Laudelot, 
1987). 

En el caso en estudio, las esmectitas normales tie­
nen como cationes de cambio Ca, Mg y Na en canti­
dades similares y en las experiencias de estabilidad 
han sido sustituidas por potasio. Como puede obser­
varse en la Tabla III­O, estos cationes poseen dife­
rentes "números de hidratación". Si por ejemplo, una 
esmectita contiene Na, Ca y Mg en proporciones 
1:1:1, les corresponde un número de hidratación de 
28.5 moléculas de agua. Si estos cationes son susti­

tuidos por los correspondientes equivalentes de pota­
sio, el número de hidratación resultante es de 10. De 
esta forma, en el proceso se eliminaron 18.5 molécu­
las de agua. El bajo valor del número de hidratación 
del potasio viene condicionado por sus bajos valores 
de Energía Libre y de Entropía de hidratación que le 
corresponden, tal como se observa en la Tabla III­O. 
El resultado neto del proceso de adsorción de pota­
sio es por tanto un aumento de moléculas de agua en 
la solución en equilibrio, produciéndose una dilución 
del potasio y un aumento en consecuencia del desor­
den total del sistema. Por ello, la Entropía del mismo 
es positiva. 

Por otra parte, los valores de los parámetros termo­
dinámicos son un índice del tipo de proceso que está 
ocurriendo. 

En la Tabla III­P se muestran algunos de los esca­
sos valores de Energía Libre determinados para dis­
tintos procesos. Puede observarse que los valores en­
contrados en las experiencias de estabilidad (14.9 a 
19.7 Kj/mol) corresponden perfectamente con los va­
lores energéticos asociados a procesos de intercam­
bio iónico y de adsorción física, es decir, regulados 
por fuerzas electrostáticas en este caso. Sin embargo, 
quedan muy lejos de los valores correspondientes a 
procesos de adsorción química, difusión, disolución o 
formación de minerales. 

Por todo ello cabe concluir que, del estudio de los 
parámetros termodinâmicos del proceso de retención 
o adsorción de potasio por las esmectitas, se deduce 
que sólo existe un proceso físico de intercambio ióni­
co. Si acaso existiese otro proceso asociado, debe 
serlo en mínima extensión. Es decir, si ha existido 
neoformación de mica debe haber ocurrido en pro­
porciones ínfimas. 

Todos estos hechos y razonamientos vienen a de­

mostrar, una vez más, el interés y la necesidad de 
profundizar en los aspectos termodinâmicos de los 
equilibrios mineral­solución, ya que son muy sensi­
bles a las condiciones experimentales y, en cualquier 
caso, sirven de control no solo de los datos experi­
mentales sino también para las interpretaciones de 
los mecanismos de estos procesos. 

­ 2 9 5­

Resultados y discusión 

Tabla lll-K 
Parámetros de adsorción para la bentonita S-1. 

Temperatura 

60 'C 

120 Ό 

175 Ό 

CIK 

0.05 

0.10 

0.50 

0.05 

0.10 

0.50 

0.025 

0.05 

0.10 

0.30 

0.50 

Κ ads 

0.215 

0.375 

1.22 

0.21 

0.365 

1.25 

0.112 

0.205 

0.335 

0.755 

1.28 

Cs 

28.76 

50.16 

163.19 

28.09 

48.82 

167.20 

15.05 

27.42 

44.81 

100.99 

171.22 

.  Ce 

:  0.90 

3.21 

32.82 

1.03 

3.46 

32.05 

0.32 

1.15 

4.23 

19.10 

31.28 

Ln  Cs/Ce 

3.46 

2.75 

1.60 

3.30 

2.65 

1.65 

3.85 

3.17 

2.36 

1.66 

1.70 

Cs, Ce en \íg/g; /C'ads = Potasio adsorbido (meq/g). 

Concentración de potasio inicial 

final y adsorbido para la muestra S-2 (meq/g). 

Tabla lll-L 

T'C 

Κ  inic 

60 Ό 

120 Ό 

175 °C 

0.25 

0.50 

2.50 

0.25 

0.50 

2.50 

0.25 

0.50 

2.50 

Κ  ads 

In Κ ¡nie 

In Κ eq 

In K+ads 

0.20 

0.39. 

­1.386 

­0.693 

1.125 ■ 

0.916 

­1.386 

­0.693 

0.916 

­1.386 

­0.693 

0.916 

­2.996 

­2.207 

0.318 

­2.996 

­1.897 

0.343 

­2.900 

­1.833 

0.343 

­1.609 

­0.942 

0.118 

­1.609 

­1.050 

0.086 

­1.635 

­1.079 

0.086 

Κ eq 

0.050 

0.110 

1.375 

0.05 

0.15 

1.41 

0.20 

0.35 

1.09 

0.055 

0.195 

0.16 

1.41 

0.34 

1.09 

296 

, Resultados y discusión 

Tabla Hl-M 
Parámetros de adsorción para la muestra S-2. 

Temperatura 

60 "C 

120  Ό 

175  Ό 

CIK 

0.05 

0.10 

0.50 

0.05 

0.10 

0.05 

0.10 

0.50 

Κ ads 

0.20 

0.39 

1.125 

0.20 

0.35 

1.09 

0.195 

0.34 

1.09 

Cs 

33.18 

64.70 

186.63 

33.18 

58.06 

180.82 

32.35 

56.40 

180.82 

Ce 

1.28 

2.82 

32.25 

1.28 

3.85 

36.15 

1.41 

4.10 

36.15 

In  Cs/Ce 

3.25 

3.13 

1.67 

3.25 

2.71 

1.61 

3.13 

2.62 

1.61 

K^ads = Potasio adsorbido (meq/g); Cs, Ce = (\ig/g) 

Tabla lll-N 
Parámetros termodinâmicos. Valores de AG° (kJ/mol). 

Muestra 

Bentonita S­1 

Bentonita S­2 

60'C 

­14.9±2.4 

­16.2 ±2.4 

120'C 

­17.2 ±2.4 

­18.0 ±2.4 

175 'C 

­19.2 ± 2.4 

­19.7 ± 2.4 

Tabla lll­Ñ 
Parámetros termodinâmicos. Valores de AH=(kJ/mol) y AS (J/mol). 

Muestra 

Bentonita S­1 

Bentonita S­2 

ΔΗ' 

­2.7 ±0.1 

­5.9 ±0.1 

AS' 

36.8 ±5.8 

31.0 ±5.8 

297­

. Resultados y discusión 

Tabla III­O 
Valores de AG, AS y Número de Hidratación de varios cationes. 

Catión 

­AG (kJ/mol) 

­AS (kJ/mol) 

N2 Hidratación 

Na 

K 

Ca 

Mg 

441.3 

338.1 

1592.4 

1905.4 

110.0 

74.0 

254.0 

310.9 

3.5 

2.0 

12.0 

13.0 

Según: Hl. Friedman y C. V. Krìshman (1973). Water, vol. 3. 

Aqueous solutions of simple electrolytes (F.Franks, Edit.) 

Plenum Press, New York y RA. Robinson y R.H. Stokes (1959). 

Electrolyte solutions. Butterwoths. London. 

Tabla lll­P 
Valores de AG para diversos procesos (KJ/mol). 

Proceso 

Adsorción de K+ en arcillas 

Enlace hidrógeno 

Adsorción física 

Adsorción química 

Adsorción de K* en esmectitas 

Difusión de minerales 

Disolución de minerales 

Formación de minerales 

­AG 

0 a 18 

0 a 20 

0 a 24 

Mayor de 80 

14.9 a 19.7 

80 a 500 

30 a 120 

Mayor de 20 

Referencias 

1,2,3,5,6 

7,8,9 

4 

4 

Esta Memoria 

4 

4 

4 

1. Garreis, R.M., y Tardy, Y. (1982). Born­Haber cyles for ¡nterlayer cations of micas. Int. Clay Conf. 1981, 423­440. 

Elsevier. 

2. Saehr, D., Le Dred, R., y Wey R. (1982). Thermodynamic study of cation­exchange in a vermiculite whit K* ions. Int. 

Clay Conf. 1981,133­139. Eiservier. 

3. Sparks, D.I. (1987). Kinetics of soil chemical process: past progress and future needs. En: Future developments In 

Soil Science. Soil Sei. Amer. Inc. Madison, 61­73. 

4. Lasaga, A.C. (1983). Rate laws of chemical reactions. En: Kinetics of geochemical process, Α., C. Lasaga y R., J. 

Kirkpatrick, Edits. Min. Soc. Amer, 1­68. 

5. Sposito., G. (1984). The surface chemistry of soil. Oxford Univ Press, New York. 

6. Sposito, G. 1981. The thermodynamics of soil Solutions. Oxford­Clarendon Press. New York. 

7. Iwata, S., Tabuchi, T., y Warkentin, B.P. (1988). Soil­water interactions. Marcel Dekker, New York. 

8. Fyfe, W.S. (1964). Geochemistry of solids. McGraw­Hill Co. New York. 

9. Greenwood, N.N., y Earnshaw, A. (1986). Chemistry of elements. Pergamon Press. 

298 

III. Resultados y discusión 

O 

20 

40 

60 

80 

100 

120 

140 

160 

180 

200 

In  Cs/Ce 

Q  60  aC 

120  ÖC 

-*-  175  SC 

Figura III-36 
Cálculo de la constante de equilibrio (bentonita S-1). 

299 

, Resultados y discusión 

III.2.10 Contraste con otras 

bentonitas de la zona 

El proceso de adsorción de potasio 

Durante las investigaciones se creyó conveniente 
completar el estudio con una muestra representativa 
de los otros yacimientos seleccionados. Para este es­
tudio solamente se sometió a las muestras a la tem­
peratura de 175 °C durante 21 días y a las tres con­
centraciones de potasio utilizadas en las esmectitas 
S­1 y S­2. 

Las muestras elegidas fueron la E­5 y la T­3, co­
rrespondientes a los yacimientos de Escullos (Morrón 
de Mateo) y Los Trancos, respectivamente. Algunas 
de sus características esenciales se recogen en la Ta­
bla III­Q. 

Los resultados del estudio de estabilidad se recogen 

en las Tablas III­R, III­S, y III­T. 

Pueden observarse los mismos hechos descritos pa­
ra las bentonitas S­1 y S­2. Es decir, disminución del 
pH y aumento de la sílice al aumentar la concentra­
ción salina, y por supuesto el aumento del potasio ad­
sorbido en el mismo sentido. 

Al igual que en los casos de las bentonitas S­1 y S­
2, se han obtenido diversas ecuaciones de regresión 
para expresar matemáticamente las relaciones entre 
el potasio adsorbido, el inicial y el de equilibrio. Las 
ecuaciones obtenidas han sido las siguientes(meq/g), 
(ver Figs. IU­37y 11­38): 

a) Bentonita T­3 

K+ads = 0.494 ■ (tf+inic)0·726 „ (r = 0.9999) 
K+ads = 0.749 ­ (K^cq)0-545 „(r = 0.9993) 

b) Bentonita E­5 

K+ads = 0.454 · íT^inicfSy/ „ (r = 0.9968) 
K+ads = 0.623 ■ (K*eq)0An „(r = 0.9987) 

A partir de estas ecuaciones puede deducirse el po­
tasio que pueden adsorber ambas bentonitas a 175° C 
a partir de las concentraciones de potasio en la solu­
ción inicial o en la de equilibrio. Estas soluciones, en 
el caso real, serán las que entren en contacto con el 
entorno del "canister'. 

Es de destacar que estas dos bentonitas adsorben 
menor cantidad de potasio que las bentonitas S­1 y S­
2. Sobre este tema se volverá a discutir más adelante. 
Se ha intentado también el cálculo de parámetros 
termodinâmicos correspondientes al proceso de re­
tención de potasio. En este caso solo es posible cal­

cular la Energía Libre de la reacción a 175°C, ya que 
es la única temperatura de trabajo (Figuras III­37, III­
38 y III­39). 

Los datos obtenidos son los siguientes: 
a) Bentonita T­3: AG° = ­ 17.5 KJ/mol. 

b) Bentonita E­5: AG° = ­ 21.2 KJ/mol. 
Con objeto de contrastar estos resultados con los 
anteriormente obtenidos para las bentonitas S­1 y S­
2, se han reunido en unas mismas figuras todos los 
datos disponibles. 

En la Figuras III­37 y 11­38 se muestran los datos 
de adsorción de potasio frente al potasio inicial y el 
de equilibrio. Puede observarse que a igualdad de 
concentraciones de potasio, tanto inicial como de 
equilibrio, la cantidad de potasio adsorbido guarda la 
siguiente secuencia: 

S-1 >S-2 >T-3 >E-5 

Es decir, la bentonita S­1 es la que más potasio re­
tiene mientras que la E­5 es la que lo retiene en me­
nor proporción. 

Por otra parte, en la Figura III­39 se muestran las 
curvas de adsorción (Ín (Cs/Ce) frente a Cs). La extra­
polación a Cs igual a cero, de cuyo valor se deduce 
AG°, sigue el orden siguiente: 

E-5>S-2>S-l>T-3 

En la Tabla siguiente se recogen los valores de la 
Energía Libre del proceso de retención de potasio, a 
175°C, para las cuatro bentonitas estudiadas. 

Parece, por consiguiente, que la bentonita E­5, que 
retiene la menor cantidad de potasio, es sin embargo 
la que posee una Energía Libre más negativa. Es de­
cir, que el proceso se realiza en forma más espontá­
nea. La baja retención de potasio debe estar relacio­
nada con su menor proporción de esmectita (84%), 
pero su mayor negatividad energética tiene que estar 
provocada por otro factor. Entre los factores que pue­
den conducir a esa disminución de AG" cabe pensar 
en la carga tetraèdrica de las láminas de esmectita. 
Una mayor carga tetraèdrica debe inducir al potasio a 
entrar más irreversiblemente en los huecos hexagona­
les tetraédricos. Por el contrario, láminas con carga 
tetraèdrica baja producirán un campo atractivo menor 
para los potasios. Hay que recordar, por otra parte, 
que una esmectita con alta carga tetraèdrica, es de 
por si, una pre­ilita. 

La relación entre ambas variables, Energías Libre 
de retención de potasio y carga tetraèdrica, se mues­
tran gráficamente en la Figura III­40. Puede obser­
varse que efectivamente hay una tendencia clara a la 
disminución de AG° (mayor negatividad) a medida 

300 

, Resultados y discusión 

que aumenta la carga tetraédrica.Puede concluirse 
por todo lo expuesto que la diferente capacidad de 
adsorción de potasio es una función de las caracte­
rísticas cristalquímicas de las esmectitas. Este hecho 
hace pensar en que la carga tetraèdrica puede ser un 
parámetro importante a la hora de dictaminar sobre 
la bondad o no de un material para su empleo como 
relleno en campo próximo en almacenamientos nu­
cleares. 

Finalmente, se han realizado una serie de cálculos 
para tener una idea preliminar de la longevidad relati­
va de las cuatro bentonitas estudiadas. Conviene in­
sistir en la provisionalidad de los resultados que, en 
el estado actual de la investigación, son bastante es­
peculativos. Por tanto, se exponen estos datos a con­
tinuación aunque enmarcados dentro del mencionado 
contexto. 

En la Tabla III­R se incluyen los datos necesarios 
de pH y contenidos en sílice para las bentonitas E­5 
y T­3. 

Siguiendo con la hipótesis de que el aumento de io­
nes hidrógeno y de sílice en la solución de equilibrio, 
después del tratamiento hidrotermal de las bentonitas, 
corresponde el inicio de la reacción de transforma­
ción de esmectita en ilita, se pueden establecer las si­
guientes reacciones simplificadas: 

a) Para E­5: 

S/7.6 A/3.0 Feos MgxA Naos O20 (0H)4 + K* 0.5 

Si6 Ah K2 O20 (OHk + 4.6 Si02 + 0.25 Fe203 + 

+ 1.1 MgO + 0.45 Na20 + 0.5 H20 + H* 

b) Para T­3: 

5/7.9 A/2.9 Fe0.i Mg1A Nao.6 O20 (OH), + K* 0.5 

Si6 Al6 K2 O20 (OH)A + 4.9 Si02 + 0.15 Fe203 + 

+ 1.1 MgO + 0.3 Na20 + 0.35 H20 + 1.3Η* 

Estas reacciones se han elaborado teniendo en 
cuenta la fórmula estructural simplificada de cada 
una de las esmectitas correspondientes. 

El cálculo de los moles de hidrógeno producidos, 
así como de los moles correspondientes de mica neo­
formada o de esmectita destruida, se han calculado 
de igual forma a como se hizo para las bentonitas S­1 
y S­2. 

Estos cálculos sólo se han podido efectuar a 175°C, 
ya que es a esa temperatura de la que se disponen los 
datos necesarios. El resultado de estos cálculos se re­
cogen en la Tabla III­V. 

Puesto que con estos datos no es posible darse una 
idea de la variación completa del tiempo de conver­
sión de esmectita en ilita en todo el intervalo necesa­
rio de temperaturas, se ha recurrido a un nuevo su­
puesto. 

Si se observan detenidamente los valores de las 
constantes de velocidad en función de la temperatura 
para las bentonitas S­1 y S­2, se puede deducir que 
los valores guardan una variación gradual con la tem­
peratura. Para confirmar esto, se han calculado las 
rectas de regresión entre los valores de las constantes 
de velocidad y la temperatura para cada una de las 
concentraciones de potasio y para cada bentonita. El 
resultado obtenido es el siguiente: 

a) Bentonita S­1: 

Para 0.05 M, CIK: K, = -9.40 ­70"5 + 1.46 

■ 10Γ6- Τ°C;r = 0.9493 

Para 0.10 M, CIK: K2 = -3.74 ­ W5 + 2.07 -
■10"6- TV; r = 0.8085 
Para 0.50 M, CIK: K3 = -3S3 ■ W5 + 5.05 -
■10~6T°C;r = 0.9139 

b) Bentonita S­2: 

Para 0.05 M, CIK: K4 = -1.44 ■ 104 + 2.78 -
■10'6T°C;r = 0.9589 

Para 0.10 M, CIK: K5 = -1.32 ■ 10^ + 3.43 -
■10"6T°C;r = 0.9648 

Para 0.50 M, CIK: K6 = -2.64-10^ + 5.42 -
■ 10"6T°C;r = 0.9808 
Como puede observarse, los valores de las pendien­

tes de S­1 y de S­2 son parecidos y entre ellos las di­
ferencias no son muy importantes. Por ello, se ha oí>­
tenido una pendiente media, que representaría la 
contribución unitaria por grado de temperatura res­
pecto a la constante de velocidad. Este valor es de 
3.37 10"6 y podría considerarse común a todas las 
bentonitas de la zona de estudio. 

Si el valor calculado es correcto es posible, entom­

ces, obtener, por simples cálculos matemáticos, te 
valores de las constantes a cualquier temperatura, a 
partir del valor de una pendiente y del de un valor a 
cualquier temperatura. Concretamente, para el caso a 
175°C. 

Los cálculos, absolutamente especulativos, se han 
recogido en las Figuras 41 y 42, una vez transforma­
dos a tiempos de conversión para la reacción esmec­
tita/ilita. 

De la observación de esta figura puede concluirse 

que las bentonitas E­5 y T­3 tienen un comporta­
miento intermedio entre las S­1 y S­2. En cualquier 

301 ­

Resultados y discusión 

caso, todas las bentonitas  superan el tiempo de 20 mil 
años  de  longevidad  a  temperaturas  de  cien  grados 
centígrados.  Este  tiempo  se  considera  muy  conve 

niente como medida de seguridad  para el uso de estas 
bentonitas  como  barrera  en  almacenamientos  de  ma 
teriales radiactivos de alta actividad. 

Tabla lll-Q 

Esmec 

Cale 

Otros 

Area 

CCC 

Ca2+ 

Mg2* 

E-5 

T-3 

82 

95 

4 

— 

14 

5 

633 

723  . 

82 

95 

20 

33 

34 

48 

Na+ 

31 

12 

K+ 

2 

2 

AI1V 

0.376 

0.120 

Tabla lll-R 
Análisis de las soluciones en equilibrio. Bentonitas E-5 y T-3. 

E-5 

175  Ό 

T-3 

175  Ό 

CIK 

0.05 

0.10 

0.50 

0.05 

0.10 

0.50 

PH 

S i 02 ppm 

i» mci 

5.41 

5.23 

5.17 

5.51 

5.41 

5.35 

2.5 

3.5 

4.0 

6.7 

8.0 

10.3 

-, 

25 

50 

250 

25 

50 

250 

K+eq 

6 

18 

173 

7 

20 

154 

Κ  ads 

19 

32 

77 

18 

30 

96 

K W,  K*eq, y K*aús = concentraciones de potasio inicial, en equilibrio y adsorbido (meq/100 g). 

Tabla lll­S 
Concentración de potasio inicial, final y adsorbido para la muestra T­3 a 175°C. 

(K+ meq/g muestra) 

(Κ* ,ug/g muestra) 

(K+ μg/g muestra) 

■* mci 

0.25 

0.50 

2.50 

K+eq 

Κ ads 

0.07 

0.20 

1.54 

0.18 

0.30 

0.96 

Cs 

23.0 

38.4 

Ce 

1.79 

5.13 

122.9 

39.48 

In Cs/Ce 

In Κ ¡nei 

In K+eq 

In K+ads 

2.55 

2.01 

1.14 

­1.386 

­2.659 

­1.715 

­0.693 

­1.609 

­1.204 

0.916 

0.432 

0.041 

­ 3 0 2­

II. Resultados y discusión 

Tabla Hl­T 
Concentración de potasio inicial, final y adsorbido para la muestra E­5 a 175 C. 

(K+ meq/g muestra) 

(K+ ng/g muestra) 

(K+ Lig/g muestra) 

K inci 

0.25 

0.50 

2.50 

K eq 

0.06 

0.18 

1.73 

K ads 

0.19 

0.32 

0.77 

Cs 

31.1 

52.4 

Ce 

1.54 

4.61 

126.1 

44.36 

In Cs/Ce 

'Π Κ ¡nei 

lnK+eq 

In K+ads 

3.00 

2.43 

1.04 

­1.386 

­2.813 

­1.661 

­0.693 

­1.715 

­1.139 

0.916 

0.548 

­0.261 

Tabla lll­U 

Bentonita 

AG'C(kJ/mol) 

E­5 

S­2 

S­1 

T­3 

­21.2 

­19.7 

­19.2 

­17.5 

Tabla lll­V 
Cálculos de la formación de Mica: Bentonitas E­5 y T­3. 

Moles H+ 

Mica formada (mg/21 días) 

Esmectita destruida (mg/año) 

Constante de velocidad (año"1) 

Tiempo de conversión (años) 

Moles H+ 

Mica formada (mg/21 días) 

Esmectita destruida (mg/año) 

Constante de velocidad (año"1) 

Tiempo dé conversión (años) 

Moles H+ 

Mica formada (mg/21 días) 

Esmectita destruida (mg/año) 

Constante de velocidad (año1) 

Tiempo de conversión (años) 

175'C 

3.33x10"8 

1.33 x10"2 

175 Ό 

2.57x10"8 

7.88x10"3 

0.462 

0.274 

2.82x10"4 

1.41x10"4 

16330 

32661 

5.26 x10'8 

2.04 χ 10"2 

3.33  χ 10"8 

1.72x10"2 

0.728 

0.598 

4.44x10"4 

3.08  x 10'4 

10372 

6.07x10'8 

2.42 χ 10'2 

14952 

3.88x10'8 

2.00x10"2 

0.840 

0.698 

5.12X10"4 

3.60x10"4 

8994 

12792 

CIK 

0.05 

0.05 

0.05 

0.05 

0.05 

0.10 

0.10 

0.10 

0.10 

0.10 

0.50 

0.50 

0.50 

0.50 

0.50 

303 

, Resultados y discusión 

ln  Ka d 8( m e C'/9) 

-2,5 

-1,5 

-1 

-0,5 

0 

In  K* 

(meq/g) 

- B - S -1 

S-2 

- *-  T-3 

x  E-5 

Figura III-37 
Relación entre potasio inicial y adsorbido. 

3 0 4-

I. Resultados y discusión 

'n Kad8 (meq/g) 

0,5 

175 fiC 

Í71 Λ 
//ß 
χ/ : χ 
/y -"" 

s f '' 

S ·'' ' '' 
/ / ,,'' 

­ 0 , 5­

— 

­1 ­

"1,5 

I

I

­2 ­

χχ 

­ y/ 

^\S * ,.·■' 

­ 2 ,5 

­2,5 ­2 

I

I

II 

­1,5 ­1 ­0,5 0 

0,5 

In K,*nlc(meq/g) 

43­ s­­] —r­ s ­2 ­ *­ T­3 ­ X­ E­5 

Figura III­38 
Ecuación de Freundlich. 

305 

 
 
Resultados y discusión 

In Cs/Ce (meq/g) 

% 

-

7^.... ^^ ^^ 

" ■ · -. *

\_ 

1 -

175 SC 

~~"-.,^ 

^X 

I 

I I I I I 

I I I 

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 

Cs 

S-1 - *- S-2 *- T-3 Q E -5 

Figura III-39 
Cálculo de la constante de equilibrio. 

306 

III. Resultados y discusión 

E-5 
D 

S-2 
4-

X 

.S-1 

- G (Kcal/Mol) 

5,3 

4,8 

-

4,3 

T-3 

ι ι ι ι "·■.' 

ι ι ι I I 

O 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 

X-IV 

X S-1 + S-2 * T-3 Π E-5 

Figura III-40 
Energía libre frente a carga tetraèdrica. 

307 

, Resultados y discusión 

MILES  DE  AÑOS 

EBERL  y  HOWER  (1976) 

PYTTE  (1982) 

7 00 

6 00 

5 00 

4 0 0-

3 0 0-

200 

100 

0 

25 

50 

75 

100 
TEMPERATURA  EN eC 

125  150 

175 

200 

- B-  0,10  M CLK 

X  0,05  M CIK 

- *-  0.50  M CIK 

Figura 111-41 
Tiempo para la conversión completa de la bentonita E-5 en mica. 

-308-

, Resultados y discusión 

M I L ES DE A Ñ OS 

EBERL y HOWER (1976) , PYTTE (1982) 

700 

6 0 0­

5 00 

4 00 

3 00 

200 

100 

0 25 50 75 100 125 150 175 200 

TEMPERATURA EN SC 

­ Θ­ 0,10 M C LK X 0 , 05 M C IK ~^r­ 0 . 50 M C IK 

Tiempo para la conversión completa de la bentonita T­3 en mica. 

Figura III­42 

3 0 9­

IV. Consideraciones finales 

IV 

CONSIDERACIONES FINALES 

IV. Consideraciones finales 

A  lo largo de esta última parte de la Memoria  se ha 
omitido  expresamente  hablar  sobre  el  mecanismo  de 
la transformación  de  esmectita  en  ilita.  Sin  embargo, 
parece que como capítulo final  puede ser conveniente 
entrar  brevemente  en  este  problema,  que  es  por  otra 
parte,  objeto  de  máxima  controversia  en  la  literatura 
internacional, y discutir  sus implicaciones en relación 
con los resultados obtenidos en este proyecto. 

Aunque  el problema  del paso  de la esmectita  a ilita 
lo  plantea  por  primera  vez  Burst  (1959),  es  Weaver 
( 1967)  quien  le  da universalidad  y  propone  la trans 
formación  diagenètica  de  un  mineral  en  otro.  Poste 
riormente  Dunoyer  de  Segonzac  (1970)  elaboró  un 
cuerpo  de doctrina mas amplio en el que  se explica la 
conversión  a  través  de  fases  interestratificadas  es-
mectita/ilita por una reacción  en estado  solido.  Según 
este  autor,  parte  de  los iones  aluminio  de  la capa  oc 
taédrica  de  la esmectita  pasan  a la  capa  tetraèdrica  y 
los iones intersticiales, esencialmente potasio, quedan 
retenidos  irreversiblemente  en  la red.  Ideas  similares 
fueron  propuestas 
también  por  Weaver  y  Beck 
(1971) y han  sido también  consideradas en los proce 
sos de alteración  hidrotermal  (Garreis y Christ,  1965; 
Ellis, 1979). 

La idea de seguir las grados diagenéticos por medio 
del  estudio  de  los  minerales  interestratificados,  junto 
a otros parámetros, dio lugar  a una explosión  bibliog 
ráfica  y  promovió,  por  otra  parte,  la  determinación 
mas rigurosa  de los  distintos  tipos  de esas  fases  mix-
tas.Gracias  a los  trabajos  de  MacEwan  et  al.  (1961), 
la determinación  de las fases  interestratificadas  se hi 
zo normal, dando  lugar  en  la práctica  a una  auténtica 
especialidad  dentro  del Análisis 'estructural de los mi 
nerales  de la  arcilla. Estos  Métodos  han  sido  retoma 
dos  recientemente  por  Reynolds  (1980),  que  los  ha 
convertido  en  auténticos  Análisis  de  rutina.  Sin  em 
bargo,  a  comienzos  de  los  años  80  y  gracias  a  las 
nuevas  tecnología  disponibles,  se  han  abierto  otras 
posibilidades  de  estudio  que  han  permitido  poner  en 
tela de juicio todo el cuerpo  de doctrina  anterior. 

Concretamente,  los trabajos  cristalográficos  de  Na-
deau  et  al.  (1984,1985),  Nadeau  y  Bain  (1986)  y  los 
de  microscopía  electrónica  de  alta resolución  de  Lee 
et  al.  (1985)  y  Ahn  y  Peacor  (1986)  entre  otros,  han 
mostrado  dos hechos fundamentales:  en primer  lugar, 
que  el  fenómeno  de  la  interestratificación  puede  ser 
un  artificio  experimental  y; en  segundo  lugar,  que  la 
ilita  aparece  en  dominios  dentro  de  una  matriz  es-
mectítica  y  no  en  forma  de  láminas  interestratifica 
das.  Incluso  Nadeau  (op.cit.)  y  Srodon  (1980)  han 
mostrado  que  la  ilita  pura  puede  mostrar  signos  de 
"expandibilidad  aparente"  de hasta un  20%, debido  a 
la adsorción  de moléculas  de agua en sus  superficies. 

Por  otra  parte,  los  datos  energéticos  de  la  conver 
sión  de  esmectita  a  ilita  (20-30  kcal/mol)  obtenidos 
por  Eberl  y  Hower  (1976)  y Pytte  (1982)  correspon 
den mejor  a procesos de disolución  y precipitación  de 
minerales  que  a  procesos  de  difusión  en  las  redes 
cristalinas,  que  normalmente  alcanzan  valores  ener 
géticos mucho más elevados (Lasaga,  1983). 

Yau  et al. (1987), al estudiar  el área geotérmica  del 
Saltón  Sea, encuentran  que durante el paso de esmec 
tita  a  ilita  se  pueden  distinguir  dos  generaciones  de 
ilita: una  formada  por paquetes  de  láminas dentro  de 
la  masa  de  esmectita  y  otra  con  cristales  euhédricos 
que rellenan  los poros. Los primeros  se presentan  so 
lamente  en los  540 m  superiores  mientras  que  los se 
gundos  existen  solo en las  zonas  mas  profundas.  Los 
autores  proponen  un  mecanismo  de  frentes  de  reac 
ción  en  condiciones  hídricas  restringidas  para  el  pri 
mer caso y un proceso  de disolución  de la esmectita y 
precipitación  de la ilita en el  segundo. 

Un trabajo  muy reciente de Whitney  (1990) ha con 
firmado  este  último  mecanismo.  Al  estudiar  el  papel 
de la razón liquido/solido  en la reacción  esmeetita/ilí-
ta,  encuentra  este  autor  que,  al  disminuir  la  cantidad 
de  solución,  el proceso  de  ilitización  queda  paraliza 
do.  Si  la  conversión  de  un  mineral  en  otro  fuese  en 
estado  sólido  no  haría  falta  una  solución.  La  necesi 
dad  de  un  mínimo  de  solución  es  indicativo  de  «pe 
tiene que haber una movilidad  de solutos y, por tanto. 
disolución y precipitación  de minerales. 

La  composición  química  de  la  solución  en  equili 
brio  con  la  esmectita  es  un  factor  también  de  gran 
importancia.  Concretamente  Eberl  (1978).  Robetson 
y  Lahann  (1981)  Whitney  y  Northrop  (1988),  entre 
otros,  han  estudiado  el  papel  de  cañones  alcalinos  y 
alcalinotérreos.  Los  resultados  demuestran  que la es 
tabilidad  de  la  esmectita  al  aumentar  la  temperatala 
depende  de la energía  de  hidratación  del catión  ínter-
laminar.  Así,  los  iones  alcalinotérreos  retrasan  la 
conversión  de esmectita  en  ilita por un  factor  de a  10 
a 30 veces  superior al requerido  para el Na, que ya de 
por sí es un buen  inhibidor. 

Estos  últimos  resultados  plantean  el  problema  de 
la  hidratación  interlaminar  de  las  esmectitas.  que 
puede  tener  grandes  repercusiones.  Realmente  hay 
tres  aspectos  a considerar  en  este  fenómeno.  Por tunm 
lado,  la  hidratación  viene  condicionada  por la  distri-
bución  de  cargas  tetra  y  octaédricas,  como  han  de 
mostrado  Davidtz  y  Low  (1970).  Por  otra  piarte. 
existe  una  diferente  energía  de  hidratación  asociada 
a  cada  uno  de  los  distintos  cationes  de cambio  en Ba 
interlámina  (Suquet  y  Pezerat,  1987)  y. finatanente,, 
la  presión  hidráulica  o  diferencial  puede  regular Da 
expulsión  de  las  capas  de  agua  interlaminar  ((Caten-

313 

IV. Consideraciones finales 

Bradley,  1987)  necesaria  para  contraer  las  laminas 
esmectíticas. 

por  lo  que  puede  dificultarse  su  transformación 
en ilita. 

Las  temperaturas  de  las  cercanías  del  contenedor 
pueden  provocar  incluso  la  vaporización  del  agua. 
Este  hecho  trae  consecuencias  importantes  en  la  mi-
croestructura  y  en  la  protonación  de  la  interlámina 
(Frenkel, 1974). 

Todos  los  hechos  expuestos  en  esta  breve  revisión 
sobre  el  problema  de  la  conversión  de  esmectita  en 
ilita  hacen  ver  que  se  trata  de  un  proceso  muy  com 
plejo que debe  abordarse en forma  rigurosa para cada 
esmectita  concreta. 

A  la  luz  del  panorama  esquemático  precedente  se 
pueden  hacer  algunas  consideraciones  finales  sobre 
los datos obtenidos en el presente proyecto. 

1.  Los  aumentos  en  la  concentración  de  iones  hi 
drógeno  y  de  sílice  observadas  al  aumentar  la 
temperatura  pueden  ser efectivamente  una  indi 
cación  química  del  comienzo  de  la reacción  de 
conversión  de  la  esmectita  en  ilita.  Estos  resul 
tados  no  permiten  inclinarse  hacia  ninguno  de 
los  dos  mecanismos  de  reacción  propuestos: 
transformación  en  estado  sólido  o  disolución-
precipitación.  Es  importante  recalcar  que  esos 
fenómenos  indicados (variaciones  de H+ y en sí 
lice)  se  han  descrito  en  experiencias  de  síntesis 
de ilita realizados por otros autores. 

2.  La ausencia de evidencias  que confirmen  la pre 
sencia  de  ilita  en  nuestras  experiencias  es  nor 
mal,  a juzgar  por  los  datos  cinéticos  aportados 
por Eberl  y Hower  (1976)  y Pytte  (1982). Utili 
zando  los datos de  los primeros  autores,  al  cabo 
de 21  días de reacción  a  175  °C solo  se  podrían 
haber  formado  entre  20 y  80 mg  de ilita.  Si esto 
hubiese ocurrido  en nuestras experiencias, la ili 
ta  no  sería  observable,  al  estar  esas  cantidades 
por debajo  de los límites de detección  de las téc 
nicas empleadas. En  todo  caso, solo  podrían  ser 
puestas  de  manifiesto,  con  mucha  suerte,  por 
medio  de  la  microscopía  electrónica  de  alta  re 
solución  y  por  microanálisis.  Si,  como  parece 
más  probable,  las  cantidades  formadas  de  ilita 
han  sido  menores,  su  detección  es  una  pura  en-
telequia.  A  la  ausencia  de  ilita  deben  contribuir 
probablemente  los cationes  de cambio  presentes 
en  la  esmectita,  Hay  que  recordar  que  el  com 
plejo  de  cambio  interlaminar  está  constituido 
por Ca, Mg, y Na en proporción  1 : 1 : 1.  Como 
se ha  indicado  previamente,  la  presencia  de  ca 
tiones  alcalinotérreos  estabiliza  la red  esmectíti-
ca  frente  a  la  temperatura  y  entrada  de  potasio, 

3.  En  la  literatura  consultada  no  queda  claro,  ni 
tampoco  en  nuestras  experiencias,  si  debe  exis 
tir necesariamente  un paso previo  de  conversión 
en esmectita  potásica,  antes de su conversión  en 
ilita.  Debe  tratarse  de  dos  fenómenos 
inde 
pendientes  y  no  necesariamente  coetáneos.  Así, 
por  un  lado,  la  "potasificación"  de  la  esmectita 
por  efecto  de las  soluciones  de  percolación  ten 
dría que favorecer  la formación  de ilita, si se ad 
mite un proceso de transformación  en estado  só 
lido,  ya que  al menos  el  espacio  interlaminar  es 
potásico.  Sin  embargo,  el  aumento  de  carga  te 
traèdrica,  necesario  para  ser una  verdadera  ilita, 
requeriría  al menos  altas  temperaturas  relativas. 
En  estas  condiciones  es  probable  que  sea  más 
fácil  el  proceso  de  disolución  de  la  esmectita  y 
de  la  posterior  precipitación  de  ilita.  Pero  cual 
de  estas  dos  vías  sea  la  correcta  es  algo  que  es 
desconocido por el momento. 

Por otra parte, existen otras evidencias  adiciona 
les obtenidas  en  el estudio  de  áreas  geotérmicas 
actuales.  En  la  revisión  efectuada  por  Ellis 
(1979)  puede  observarse  que  la  conversión  de 
esmectita en ilita  se retarda  hacia mas  altas  tem 
peraturas  si  la  concentración  de  potasio  en  las 
soluciones  hidrotermales  es baja.  Concretamen 
te  puede  establecerse  un  margen  de  conversión 
desde menos de  100 °C hasta mas  de 260°C, de 
pendiendo del quimismo de la solución. 

exista  un  proceso  y 

Todo  ello  hace  pensar  que  pueden  darse  ambos 
mecanismos  de  conversión,  al  menos  en  forma 
secuencial,  pues  hay  que  tener  en  cuenta  el  fac 
tor  tiempo  como  parámetro  esencial  de  equili 
brio. Es  probable  que  a largos  tiempos  y  a  tem 
a 
peraturas  bajas 
temperaturas  altas  otro,  siendo  condición  nece 
saria  la  presencia  de  potasio  para  que  pueda 
existir ilita. La prueba  más evidente es el  propio 
origen  de los yacimientos  hidrotermales  de ben 
tonita  en  la  región  de  Cabo  de  Gata.  Según 
nuestros resultados  (Caballero  et  al.  1985)la  so 
lución  hidrotermal  que actuó  en Serrata de  Níjar 
apenas  contendría  mas  de  4  meq/1  de  potasio, 
mientras  que  habría  1200  meq/1  de  sodio,  2 
meq/1  de  calcio  y  75  meq/1  de  magnesio.  De 
acuerdo  con  los  diagramas  de  equilibrio  termo-
dinámico  (Helgeson  et al.  1969) el mineral  esta 
ble en esas condiciones  y a pH neutro  y 60°C  es 
una esmectita, quedando  muy  alejada del  campo 
de estabilidad  de la ilita.  Según  estos  diagramas 

- 3 14 

IV. Consideraciones finales 

de  fases,  para  que  en  la  zona  de  la  Serrata  de 
Níjar  comenzase  a existir  ilita, tendría  que  subir 
la temperatura  al menos a  100°C, la solución  hi 
drotermal  debería  contener  como  máximo  30 
meq/1 de  sodio y debería aumentar la  concentra 
ción de potasio al menos  a otros 30 meq/1. 

Por todo lo expuesto, queda de manifiesto  la ne 
cesidad  de  seguir  profundizando  en  el  tema  de 
la estabilidad  hidrotermal  de las bentonitas  estu 
diadas.  Con  ello  se  conseguirían  dos  objetivos: 
En  primer  lugar  conocer  el  proceso  de  conver 
sión  de  esmectita  a  ilita,  que  es  un  problema 
científico  de  primera  magnitud  con  múltiples 
implicaciones  teóricas  y  prácticas.  Y  en  segun 
do  lugar,  se  podría,  en  nuestro  caso  particular, 
contribuir  a la optimización  de materiales  de re 
lleno con vistas  a la construcción  de los  almace 
namientos  españoles  de residuos radiactivos con 
una alta  fiabilidad. 

Entre los problemas  a resolver en ambos  frentes 
y  que  habría  que  acometer  en  forma  inmediata 
se pueden  citar los siguientes: 
a)  Estudio  cinético  riguroso  de  la  reacción  de 
conversión  de esmectita  a ilita utilizando  so 
luciones exclusivamente potásicas. Este estu 

dio  sería completamente  básico  para  conocer 
el  mecanismo  y  los  tiempos  de  reacción,  ya 
que  una  vez  bien  determinados  sería  posible 
acometer  algunas  acciones que  impidieran  al 
avance de la destrucción  de la esmectita. 

b)  Contrastar  este  modelo  de  longevidad  con  el 
obtenido  por  los  cálculos  del  aumento  de io 
nes  H+  aparecidos  durante  la reacción  y  con 
los cálculos de otros autores. 

c)  Estudiar la influencia  de soluciones  hidroter 
males  más  complejas  y  concretamente  una 
solución  de  percolación  en  granitos.  De  esta 
forma  nos  acercaríamos  al caso real  de un ti 
po de almacenamiento  concreto. 

d)  Estudiar las consecuencias  de las  variaciones 
del  quimismo  de  las  soluciones  entre  las  pa 
redes  del  contenedor  y  del  pozo.  Un  aspecto 
esencial  aquí  sería  el  estudio  de  las  posibles 
cementaciones  por sílice, carbonatos u oxihi 
dróxidos e intentar impedir su  formación. 

Con el desarrollo de estos puntos es muy  probable 
que  se  pudiera  juzgar  con  más  conocimientos  sobre 
el grado  de longevidad  de  las bentonitas  de  la  región 
de Cabo de Gata. 

315 

V. Conclusiones 

V 

CONCLUSIONES 

V. Conclusiones 

1.  La  metodología  utilizada  con  reactores  a  pre 
sión  parece  adecuada  para  el  estudio  de  la  alte 
ración  hidrotermal  de  las  bentonitas  en  condi 
ciones  similares  a las existentes  en  las  cercanías 
de  los  contenedores  de  residuos  radiactivos  de 
alta actividad. 

2.  El  Análisis  por  DRX  de  las bentonitas,  después 
del  tratamiento  hidrotermal,  no  ha  revelado 
cambios  importantes,  excepto  en  las  muestras 
sometidas  a  la  más  alta  concentración  de  pota 
sio.  En  estos casos  la esmectita  se comporta  co 
mo  una  esmectita  potásica  desde  el  punto  de 
vista de la difracción.  Incluso, en estos casos, no 
existen  claras  evidencias  de  la  presencia  de  lá 
minas de ilita. 

3.  El Análisis de la composición  química de las es 
mectitas  tratadas  y  sus  fórmulas  estructurales 
correspondientes  no  muestran  signos  claros  de 
presencia  de  láminas  ilíticas.  De  todas  manera, 
no  se puede excluir que existan  algunas  láminas 
discretas  de  ilita,  aunque  en  ese  caso  estarían 
por debajo  de los límites de detección  de las téc 
nicas utilizadas. 

4.  En  el  análisis  de  las  soluciones  de  equilibrio  se 
ha encontrado una variación  conjunta  de la con 
centración  de  iones  hidrógeno  y  de  sílice.  Sus 
aumentos  con  la  temperatura  pueden  ser  un  in 
dicio  químico  de las primeras  etapas  de  la reac 
ción de conversión  de la esmectita en ilita. 

5.  La  cuantificación  del  aumento  de  la  concentra 
ción  de  iones  H+  parece  un  paramento  útil  para 
calcular  la  longevidad  de  las  bentonitas.  Los 

Cálculos  realizados  muestran  que  las  bentonitas 
en  estudio  pueden  ser  estables  durante  más  de 
20  mil  años  a. una  temperatura  del  orden  de 
100°C.  Estos  datos  son  bastante  coincidentes 
con los obtenidos por otros autores. 

6.  El  Análisis  de  regresiones  múltiples  indica  que 
tanto  las  variaciones  del  pH  como  de  la  sílice 
son  una  función  casi  exclusiva  de  la  temperatu 
ra. Por el contrario, el efecto  de la concentración 
de potasio es muy  secundario. 

7.  La  concentración  de  potasio  retenido  por  la  es 
mectita  depende  tanto  de  su  concentración  ini 
cial  como  de  la  de  equilibrio.  La  aplicación  de 
la ecuación  de Freundlich  suministra  excelentes 
resultados y prueba que el proceso  de  formación 
de  esmectitas  potásicas  es  del  tipo  intercambio 
iónico. 

8.  Los  cálculos  de los  Parámetros  termodinâmicos 
del proceso  de retención  de potasio  apoyan  tam 
bién un proceso de cambio iónico. 

9.  Los  datos  obtenidos  para  las  bentonitas  S-1, S-
2,  E-5, y T-3  parecen  indicar que la retención  de 
potasio  depende  de las características  cristalquí-
micas  de  las  esmectitas,  concretamente  de  la 
carga  tetraèdrica.  Este  parámetro  puede  ser  útil 
para  evaluar  el  comportamiento  de  las  esmecti 
tas frente  al potasio. 

lO.Del  conjunto  de  resultados  obtenidos  puede 
avanzarse  la idea de que  las bentonitas  seleccio 
nadas  pueden  ser materiales  muy  adecuados  pa 
ra  su empleo  como  barrera  en  almacenamientos 
de residuos radiactivos de alta  actividad. 

3 1 9-

VI. Bibliografía 

VI 

BIBLIOGRAFIA 

VI. Bibliografía 

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- 3 2 4-

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EUR 15692/1 ­Field test for the demonstration of the emplacement 

feasibility of clay buffer material as engineered barrier, in 
crystalline formation (Volume 1) 
Preliminary characterization and selection of candidate 
montmorillonite material 

J. Astudillo, C. del Olmo, J. Linares, E. Reyes, E. Barahona, F. Huertas 

Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities 

1995 ­ XXXII, 324 pp., num. tab., fig. ­ 21.0 χ 29.7 cm 

Nuclear science and technology series 

ISBN 92­826­8350­8 

Price (excluding VAT) in Luxembourg: V o l u me 1 : E CU 40 

Volumes 1, 2 and 3: ECU 75 

The work performed in the project 'Field test for the demonstration of the 
emplacement feasibility of clay buffer material as engineered barrier, in crystalline 
formation' is presented in three different volumes. 

This volume describes the studies performed on the bentonitic ore clay deposit from 
the south­west of Spain. 

Three main ores were considered (Los Trancos, Cortijo de Archidona and Morrón 
de Mateo). The granulometrie characteristics, mineralogical analysis, chemical 
analysis, specific surface and exchange capacity were analysed on the samples 
from each deposit. 

The preliminary study of the long­term behaviour of this clay was included 
considering temperatures from 60 to 175 °C and potassio chlorine concentration 
from 0.05 to 0.5. The material from Cortijo de Archidona was selected. The clay 
content of this material is 89% and 92% of smectite. The specific surface is 717 
m7g and the exchange capacity is 92 meq/100 g. The analysis of preliminary results 
about the hydrothermal stability agree with a longevity of at least 20 000 years at 
100 °C. The pH and silica amount in the hydrothermal solution depend on the 
temperature. 

El trabajo llevado a cabo en el proyecto «Ensayos de campo para la demostración 
de la factibilidad del emplazamiento de materiales arcillosos de relleno y sellado 
como barreras de ingeniería en formaciones cristalinas» se presenta en tres 
volúmenes diferentes. 

Este volumen describe los estudios llevados a cabo sobre el yacimiento de arcilla 
bentonítica del sudeste de España. 

Tres principales zonas se tomaron en consideración (Los Trancos, Cortijo de 
Archidona y Morrón de Mateo). Las características granulométricas, los análisis 
mineralógico y químico, superficie específica y capacidad de intercambio fueron 
determinados sobre las muestras de cada yacimiento. 

Se hizo un estudio preliminar de comportamiento a largo plazo de esta arcilla, 
considerando temperaturas de 60° a 175 °C y concentraciones de cloruro potásico 
de 0,05 a 0,5. El material del Cortijo de Archidona fue seleccionado. El contenido 
de arcilla de este material es del 89%, con un 92% de esmectita. La superficie 
específica es de 717 m2/g y la capacidad de intercambio es de 92 meq/100 g. El 
análisis de resultados preliminares sobre la estabilidad hidrotermal da una 
longevidad de, al menos, 20.000 años a 100 °C. El pH y la cantidad de sílice en 
solución hidrotermal depende de la temperatura. 

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Fax (02) 735 08 60 

DANMARK 

J. H. Schultz Information A/S 

Herstedvang 10­12 
2620 Albertslund 
TU. 43 63 23 00 
Fax (Sales) 43 63 19 69 
Fax (Management) 43 63 19 49 

DEUTSCHLAND 

Bundesanzeiger Verlag 

Breite Straße 78­80 
Postfach 10 05 34 
50445 Köln 
Tel.(02 2 1 ) 20 29­0 
Fax (02 21) 202 92 78 

GREECE/ΕΛΛΑΔΑ 

G.C. Eleftheroudakis SA 

International Bookstore 
Nikis Street 4 
10563 Athens 
Tel. (01)322 63 23 
Telex 219410 ELEF 
Fax 323 98 21 

ESPANA 

Boletín Oficial del Estado 

Trafalgar, 27­29 
28071 Madrid 
Tel. (91) 538 22 95 
Fax (91 ( 5 38 23 49 

Mundi­Prensa Libros, SA 

Castello. 37 
28001 Madrid 
Tel. (91)431 33 99 (Libros) 

431 32 22 (Suscripciones) 
435 36 37 (Dirección) 

Télex 49370­MPLI­E 
Fax (91) 5 7 5 39 98 

Sucursal: 

Librería Internacional AEDOS 

Consejo de Ciento. 391 
08009 Barcelona 
Tel. (93) 488 34 92 
Fax (93) 487 76 59 

Llibreria de la Generalität 
de Catalunya 

Rambla dels Estudis. 118 (Palau Moja) 
08002 Barcelona 
Tel. (93) 302 68 35 
Tel. (93) 302 64 62 
Fax (93) 302 12 99 

FRANCE 

J o u r n al officiel 
Service des publications 
des C o m m u n a u t és européennes 
26, rue Desaix 
75727 Paris Cedex 15 
Tél. ( 1 ) 40 58 77 01/31 
Fax ( 1 ) 40 58 77 00 

IRELAND 

G o v e r n m e nt Supplies A g e n cy 
4­5 Harcourt Road 
Dublin 2 
Tel. (1)66 13 111 
Fax (1)47 80 645 

ITALIA 

L i c o sa SpA 
Via Duca di Calabria 1/1 
Casella postale 552 
50125 Firenze 
Tel. (055) 64 54 15 
Fax 64 12 57 
Telex 570466 LICOSA I 

GRAND­DUCHE DE LUXEMBOURG 

M e s s a g e r i es du livre 
5, rue Raiffeisen 
2411 Luxembourg 
Tél. 40 10 20 
Fax 49 06 61 

NEDERLAND 

SDU O v e r h e i d s i n f o r m a t ie 

Externe Fondsen 
Postbus 20014 
2500 EA 's­Gravenhage 
Tel. (070) 37 89 880 
Fax (070) 37 89 783 

PORTUGAL 

I m p r e n sa Nacional 
Casa da Moeda, EP 
Rua D. Francisco Manuel de Melo, 5 
1092 Lisboa Codex 
Tel. (01) 387 30 02/385 83 25 
Fax (01) 384 01 32 

D i s t r i b u i d o ra de L i v r os 
B e r t r a n d, L d .a 

G r u po B e r t r a n d, SA 

Rua das Terras dos Vales. 4­A 
Apartado 37 
2700 Amadora Codex 
Tel. (01)49 59 050 
Telex 15798 BERDIS 
Fax 49 60 255 

UNITED KINGDOM 

H M SO B o o ks ( A g e n cy s e c t i o n) 

H M SO Publications Centre 
51 Nine Elms Lane 
London SW8 5DR 
T e l . ( 0 7 1 ) 8 73 9090 
Fax 873 8463 
Telex 29 71 138 

ÖSTERREICH 

M a n z ' s c he Verlags­
u nd U n i v e r s i t ä t s b u c h h a n d l u ng 

Kohlmarkt 16 
1014 Wien 
Tel. ( 1 ) 5 31 610 
Telex 112 500 BOX A 
Fax ( 1 ) 5 31 61­181 

SUOMI/FINLAND 

A k a t e e m i n en Kirjakauppa 

Keskuskatu 1 
PO Box 218 
00381 Helsinki 
Tel. (0) 121 41 
Fax(O) 121 44 41 

NORGE 

N a r v e s en Info Center 

Bertrand Narvesens vei 2 
PO Box 6125 Etterstad 
0602 Oslo 6 
Tel. (22) 57 33 00 
Telex 79668 NIC N 
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SVERIGE 

B TJ AB 
Traktorvgen 13 
22100 Lund 
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ICELAND 

B O K A B UD 
LARUSAR B L Ö N D AL 

Skólavördustig, 2 
101 Reykjavik 
Tel. 11 56 50 
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SCHWEIZ / SUISSE / SVIZZERA 

ISRAEL 

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BALGARIJA 

E u r o p r e ss Klassica BK 
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CESKA REPUBLIKA 

NIS CR 

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HRVATSKA 

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P. Hatza 1 
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SLOVAKIA 

Slovak T e c h n i c al 
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ROY I n t e r n a t i o n al 

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