CARACTERIZACIÓN FÍSICA Y QUÍMICA DE HORIZONTES ENDURECIDOS (TEPETATES) EN SUELOS DE ORIGEN VOLCÁNICO DEL ESTADO DE MÉXICO PHYSICAL AND CHEMICAL CHARACTERIZATION OF HARDENED HORIZONS (TEPETATE) IN SOILS OF VOLCANIC ORIGIN OF MÉXICO STATE Otilio A. Acevedo-Sandoval1, Luis E. Ortiz-Hernández1, David Flores-Román2, Alma S. Velásquez-Rodríguez2, y Kinardo Flores-Castro1 1 Instituto de Investigaciones en Ciencias de la Tierra. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Carretera Pachuca-Tulancingo. K 4.5. 42074, Pachuca, Hidalgo. (
[email protected]). 2Instituto de Geología. Universidad Nacional Autónoma de México. Ciudad Universitaria, Delegación Coyoacán, 04510, México, D.F.
RESUMEN
ABSTRACT
Los suelos con horizontes endurecidos de origen volcánico constituyen un problema social y económico en la parte norte del Estado de México, ya que por su baja fertilidad limitan la producción de cultivos. En la última década estos horizontes endurecidos han sido estudiados para determinar su origen, composición, dureza, y comportamiento con mira a su posible recuperación agrícola. El objetivo del presente trabajo fue caracterizar las principales propiedades físicas y químicas de los horizontes arcillosos endurecidos y determinar los procesos que los formaron. En el municipio de Nicolás Romero localizado al noroeste del Estado de México, se detectaron horizontes arcillosos (45 a 64% de arcilla) endurecidos con propiedades frágicas; éstos afectan 82% del total de la zona. Las capas endurecidas se formaron por procesos pedogenéticos que favorecieron la acumulación de arcillas de iluviación, a partir de materiales piroclásticos, que conjuntamente con agentes cementantes como óxidos de silicio, aluminio y hierro, solos o combinados, cementan las partículas del suelo. Los suelos estudiados son Luvisoles háplicos.
In the northern area of the México State, soils with hardened horizons of volcanic origin are a social and economic problem, since they limit the crop production due to their low fertility. In the last decade, these hardened horizons have been studied in order to establish their origin, composition, hardness, and response to make possible their agricultural restauration. The objetive of the present study was to characterize the main physical and chemical properties of clay hardened horizons and to determine their forming processes. At the Nicolas Romero municipality, located northeast of the Mexico State, clayed hardened horizons (45 to 64% of clay) with fragic properties were recognized; these soils affect 82% of this area. These hardened layers were formed by pedogenetic processes wich favored the illuviation clay accumulation from pyroclastics materials. This mineral, alone or together with silica, aluminium and iron oxides are responsible of the soil particles cementation. The studied soils are Haplic luvisol. Key words: Compactation, fragipan, tepetate.
Palabras clave: Compactación, fragipán, tepetate.
INTRODUCTION
INTRODUCCIÓN
M
exican peasants denominate “tepetate” at any indurate soil formed by geologic or pedologic process. Root growth of the plants, and therefore, agriculture activity, are limited by hard layers. (Werner, 1992; Pimentel, 1992). Hardened horizons in soil derived from volcanic ash materials acquire physical and chemical properties according to the nature of the mineralogical compounds and the pedogenetic context, which determinate the development of the soil (Shoji et al., 1993; Payton, 1993). Clayed hardened horizons (45 to 64% of clay) with fragic properties, like dried rupture for pressure and collapse when they are submerge in water at environmental temperature (Soil Survey Staff, 1998), require more studies to explain their physical, chemical, morphologic, mineralogical properties and the hardeness
L
os campesinos mexicanos denominan “tepetate” a cualquier suelo endurecido por procesos geológicos o pedológicos. El estrato endurecido limita el crecimiento radical de los cultivos y, por ende, la actividad agrícola (Werner, 1992; Pimentel, 1992). Los horizontes endurecidos en suelos derivados de materiales volcánicos adoptan propiedades físicas y químicas según la naturaleza de los componentes mineralógicos y del entorno pedogenético, que determinará la evolución del suelo (Shoji et al., 1993; Payton, 1993).
Recibido: Abril, 2002. Aprobado: Agosto, 2003. Publicado como ARTÍCULO en Agrociencia 37: 435-449. 2003. 435
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AGROCIENCIA VOLUMEN 37, NÚMERO 5, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2003
Los horizontes arcillosos endurecidos (45 a 64% de arcilla) con propiedades frágicas, como rompimiento en seco por la presión y colapso cuando se depositan en agua a temperatura ambiente (Soil Survey Staff, 1998), requieren mayor estudio para explicar sus propiedades físicas, químicas, morfológicas, mineralógicas, y la dinámica de su endurecimiento, para dar alternativas que reincorporen esta áreas al proceso productivo. Según el USDA (1988), la textura dominante de los fragipanes es franca, lo que fue corroborado en fragipanes del Estado de Morelos (Flores et al., 1992) y del Estado de México (Acevedo y Flores, 2000). Los horizontes endurecidos estudiados son típicamente arcillosos, por lo que se designaron simplemente como horizontes arcillosos endurecidos con propiedades frágicas y no corresponde a las características de un clay pan. Clay pan se define como una capa del subsuelo, compacta y densa, escasamente permeable, con un contenido de arcilla mayor que el material que la sobreyace, separándose de este último por un límite marcado (Soil Science Society of America, 2000). Esta capa no es densipán, definido por World Reference Base for Soil Resources (1999) como “pan edáfico, arenoso, dominado por arena muy fina; los fragmentos húmedos y secos se colapsan en agua”. Tal definición no corresponde con los materiales de interés que denominamos horizontes arcillosos. Los objetivos de este trabajo fueron: 1) Determinar las principales características físicas y químicas de los horizontes arcillosos endurecidos de algunos suelos; 2) generar información relacionada con la génesis de ambos.
MATERIALES Y MÉTODOS Localización y características del área de estudio El área de estudio está en el municipio de Nicolás Romero, Estado de México, entre 19o 38’ 21’’ y 19o 38’ 55’’ N y 99o 22’ 09’’ y 99o 22’ 11’’ O, a una altura promedio de 2600 m (Figura 1). Esta zona se ubica dentro de la provincia geológica de la Faja Volcánica Transmexicana del Cenozoico, y ambiente geotectónico de arco continental (Ortega et al., 1992). Los horizontes estudiados se ubican en la Formación Tarango (Plioceno-Pleistoceno), constituida por depósitos de cenizas volcánicas, pómez, lavas y tobas de naturaleza dacítica (Fries, 1960). Geomorfológicamente la zona se caracteriza por lomeríos, con pendientes convexas entre 6 y 20%. Los suelos muestran cierto grado de erosión, principalmente en aquellas zonas sujetas a actividad antropogénica. La vegetación dominante es el bosque de encino (Quercus spp), bastante perturbado. El clima C(W2)(W) b i es templado subhúmedo con un régimen de lluvias de verano y una lluvia invernal menor de 5% del total anual, con una precipitación media anual de 604.8 mm; isotermal y una temperatura media anual de 13.9 oC (García, 1964). El
processes, to incorporate these areas to the productive process. According to the USDA (1988) the dominant texture of fragipans is clay loam; in fragipans of the States of Morelos (Flores et al., 1992) and México (Acevedo and Flores, 2000) this characteristic was confirmed. The studied hardened horizons are typically clayed, which is the reason they were designed simply clayed hardened horizons with fragic properties and they are not corresponding to clay pan characteristic. Clay pan is defined as a compact and dense layer of subsoil with low permeability and a greater content of clay than the horizon above, separated from the last by a marked limit (Soil Science Society of America, 2000). This layer is not duripans, defined by World Reference Base for Soil Resources (1999) as “edafic pan, sandy, dominated by very fine sand; the wet and dry fragments collapse in water”. Such definition does not correspond with the material of interest that we denominate clayed horizons. The objectives of this work were: 1) To determinate the main chemical and physical characteristics of clayed hardened horizons from some soils; 2) to generate information related with the genesis of the profiles.
MATERIALS AND METHODS Characteristics of the study area The study area is located between coordinates 19o 38’ 21” and 19o 38’ 55” N and 99o 22’ 09” and 99o 22’ 11” W, with an average altitude of 2600 m, in the municipality of Nicolas Romero, State of México (Figure 1). This region is part of the geological province of the Trans-Mexican Volcanic Belt of Cenozoic age, and geological tectonic environment of continental arc context (Ortega et. al., 1992). The studied horizons are situated in the Tarango Formation (Pliocene-Pleistocene), which was formed from volcanic ashes, pumice, magma and dacite tuffs (Fries, 1960). Mesas geomorphologically characterize the zone, with convex slopes between 6 and 20 %. The soils present some erosion degree, mainly in those zones with anthropogenic activities. Dominant vegetation is oak forest (Quercus spp), very disturbed. Climate C(W2)(W) b i is temperate sub-humid with summer rainfall, less than 5% of the total for winter rainfall and mean annual rainfall of 604.8 mm; it is isothermal, and mean annual temperature of 13.9o (García, 1964). Soil moisture regime is ustic and its temperature regime is isomesic (Soil Survey Staff, 1994). Selection of sampling places was realized from previous photointerpretation studies. White and black vertical aerial panchromatic photographies at a 1: 75 000 and 1: 30 000 scale and supporting cartographic material were used (Van Zuidam, 1979). This phase was complemented with trips to the zone. Two representative places of the area were chosen from the southeast side of San José del Vidrio, State of México with an altitude of 2620 (Profile 1) and 2660 m (Profile 2). Both have 5% slope, with oak forest vegetation very disturbed by human activities and the profiles present hardened horizons, which were described
ACEVEDO-SANDOVAL et al.: CARACTERIZACIÓN DE TEPETATES EN SUELOS DE ORIGEN VOLCÁNICO o
o
99 20’ O
19 40’ N
99 24’ O
o
o
19 40’ N
2500
San José del Vidrio P2 P1 2600 MEX
2850
o
o
19 35’ N
13
Progreso Industrial
2550
99o 24’ O
Estado de México 0
99o 20’ O 4
8
10
Kilómetros
subhorizontes adyacentes. El índice de desarrollo del perfil (IDP) se definió comparando cada subhorizonte con los horizontes endurecidos más profundos (BCx en el perfil-1 y Bt22x en el perfil2). De cada perfil se tomaron muestras de dos tipos: Alteradas para sus análisis físicos, químicos y mineralógicas, y muestras inalteradas de los horizontes endurecidos para su análisis micromorfológico. Las determinaciones físicas y químicas de las muestras de suelo y horizontes endurecidos se realizaron según Klute (1986) y Sparks (1996). Las variables analizadas fueron: Densidad aparente, densidad real, porcentaje del espacio poroso total, distribución del tamaño de partículas por el método de la pipeta, pH, materia orgánica, capacidad de intercambio catiónico total, cationes intercambiables, nitrógeno total y fósforo disponible (Olsen y Sommers, 1982). La redondez y esfericidad de los granos minerales se estudiaron por comparación con las tablas de Powers (1953). La meteorización de los suelos y los horizontes endurecidos fueron determinados mediante óxidos totales (Verbeek et al., 1982), cuantificados por absorción atómica en un aparato PERKINELMER modelo 3110. Para establecer la pérdida o ganancia de óxidos totales se aplicó la constante (K) de aluminio (Al2O3) (Krauskopf, 1979), comparando el horizonte endurecido más profundo con los horizontes meteorizados. La determinación de hierro lábil se basó en el procedimiento de Mehra y Jackson (1960). Silicio y aluminio se encuentran en el extracto, normalmente en pequeñas cantidades que derivan de aluminosilicatos pobremente cristalizados. La fracción solubilizada fue cuantificada por absorción atómica. Para el análisis micromorfológico de los horizontes endurecidos se elaboraron secciones delgadas pulidas. Las observaciones se realizaron con un microscopio petrográfico, bajo luz natural y luz polarizada de acuerdo con Bullock et al. (1985). En muestras de los horizontes endurecidos de cada perfil se realizó un microanálisis en los revestimientos previamente seleccionados por petrografía, utilizando un microscopio electrónico de barrido JOEL, JSM-35c. El análisis de composición química se hizo con un equipo de energía dispersiva de rayos X, marca Tracor, adaptado al microscopio electrónico. La mineralogía de la fracción arcilla se determinó
N
19 35’ N
régimen de humedad del suelo es ústico y el régimen de temperatura es isomésico (Soil Survey Staff, 1994). La selección de los sitios de muestreo se realizó a partir de un estudio previo de fotointerpretación. Se utilizaron fotografías aéreas verticales, pancromáticas, blanco y negro, escala 1: 75 000 y 1: 30 000, y material cartográfico de apoyo (Van Zuidam, 1979). Esta fase se complementó con recorridos por la zona. Se seleccionaron dos sitios representativos del área, al sureste del poblado de San José del Vidrio, Estado de México, a una altitud de 2620 (Perfil 1) y 2660 m (Perfil 2). Ambos tienen 5% de pendiente, con vegetación de bosque de encino bastante perturbado por actividades humanas y presenta horizontes endurecidos a través del perfil; que se describieron morfológicamente según Ruiz et al. (1999). Para evaluar el grado de desarrollo del perfil se empleó la clasificación de Birkeland et al. (1990), basada en la descripción morfológica de campo. El desarrollo relativo de horizontes (DRH), se estableció mediante la comparación de dos
437
Explicación MEX
13
2550 P2
Oc éa no
Estado de México
Población Carretera estatal Camino de terracería Arroyo Curva de nivel Perfil estudiado
Golfo de México
Pa cíf ico
Figura 1. Mapa de localización geográfica del área estudiada. Figure 1. Map of geographical location of the study area.
morphologically according to Ruiz et al. (1999). Development degree of the profile was evaluated using rating system of Birkeland et al. (1990), based in the morphological field description. Horizon relative development (HRD) was determinated by comparison of two adyacent subhorizons. Profile development index (PDI) was defined by comparing each subhorizon with the deepest hardened horizons (BCx in profile-1 and Bt22x in the profile-2). From each profile two types of samples were taken: disturbed for physical, chemical and mineralogic analysis, and undisturbed samples from hardened horizons for micromorphologic analysis. Physical and chemical determinations of soil and hardened horizons samples were done according to Klute (1986) and Sparks (1996). Variables analyzed were: bulk density, particle density, percent of total porosity space, particle size distribution by pipette method, pH, organic matter, cationic total exchange capacity, exchangeable cations, total nitrogen and available phosphorous (Olsen and Sommers, 1982). Particle roundness and esphericity were studied by comparation with Powers scale (1953). Weathering of soil and hardened horizons were evaluated by mean of total
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AGROCIENCIA VOLUMEN 37, NÚMERO 5, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2003
por difracción de rayos X, empleando un generador Philips PW 1130/96 con radiación de cobre Ka, monocromador de grafito, filtro de vanadio y condiciones de excitación de 30 kV y 20hA. Con los análisis físicos, químicos y micromorfológicos se caracterizó cada perfil para clasificar los suelos según el Soil Survey Staff (1994).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN Clasificación morfológica de campo Las propiedades morfológicas de los perfiles estudiados (Cuadro 1), se tomaron como base para evaluar el DRH y el IDP (Cuadro 2). Los DRH calculados para ambos perfiles indican que en los primeros 20 cm el desarrollo de los horizontes es incipiente, lo cual es congruente con las condiciones climáticas de la zona de estudio, y causan un intemperismo químico de disolución e hidrólisis limitado. Entre 20 y 100 cm hay escaso desarrollo de los horizontes, que se atribuyó al movimiento o arrastre de sustancias en suspensión o solución desde los horizontes superiores o por una formación in situ (neoformación) de la arcilla (Bullock et al., 1985). A profundidades mayores de 100 cm se presentaron DRH que indican un desarrollo incipiente; allí están los horizontes arcillosos endurecidos (45 a 64%, de arcilla), morfológicamente muy semejantes entre si, a juzgar por los valores bajos de DRH. Los IDP (Cuadro 2) muestran que los perfiles tenían un desarrollo evolutivo incipiente a débil (Birkeland et al., 1990). Tal situación se puede deber a la acción limitada de los factores climáticos. El índice de agresividad climática calculado para la zona es 93.07, es decir, bajo (FAO-PNUMA, 1980). Densidad aparente, densidad real y porosidad total La densidad aparente de los perfiles estudiados varía de 1.46 a 2.08 Mg m−3, con una tendencia a incrementarse a mayor profundidad (Cuadro 3). Nimlos (1989) reporta valores de 1.00 a 2.11 Mg m−3 en capas endurecidas. Dichos valores se atribuyen a un alto nivel de consolidación y compactación, ya sea por simples presiones o por el movimiento del agua y procesos de eluviación - iluviación (Primavesi, 1982). Tal condición se hace evidente en los porcentajes bajos de porosidad a mayor profundidad, dando como resultado que la densidad aparente de los horizontes arcillosos endurecidos sea superior a la de los horizontes del suelo sobreyacente. Los valores altos de densidad aparente observados en el presente trabajo no coincidieron con lo reportado para otros materiales endurecidos relacionados como fragipanes (Flores et al. , 1992; Acevedo y Flores, 2000), e incluso duripanes (Flores et al., 1996), cuya densidad fue mayor de 1.85 Mg m−3.
oxides test (Verbeek et al., 1982) determinated by atomic absorption in a Perkin-Elmer spectrophotometer model 3110. To stablish total oxides losses or gains between the deepest hardened horizon and the weathered horizons, constant (K) of aluminum (Al2O3) was applied (Krauskopf, 1979). The test of free iron was based on the proceeding of Mehra and Jackson (1960). Silica and aluminum are found in the extract, normally in small amounts that come from aluminosilicates poorly crystallized. The soluble fraction was quantified by atomic absorption. Thin polished sections were made for the micromorphological analysis of hardened horizons. Thin sections were examinated under the petrographic microscope, with natural light and polarized light, according to Bullock et al. (1985). Microanalysis was done in hardened horizons samples of each profile, in coatings previously selected by petrographic analysis using a scanning electronic microscope JOEL, JSM-35c. The chemical composition analysis was performed with Tracor X-ray dispersive energy equipment, connected to the electronic microscope. For clay fraction mineralogical analysis, an X-ray diffraction and a Philips PW 1130/96 generator with filtered copper Ka radiation, graphite monochromator, vanadium filter and excitation conditions of 30kV and 20hA, were used. Each profile was classified with physical, chemical and micromorphological analysis according with Soil Survey Staff (1994).
RESULTS AND DISCUSSION Field morphologic classification Morphologic properties of studied profiles (Table 1) were taken as base to evaluate HRD and PDI (Table 2). The HRD values resulting for both profiles indicate slight horizon development in the first 20 cm; which agree with the weather conditions in the studied zone, causing dissolution and limited hydrolysis due to a chemical weathering. Between 20 and 100 cm of depth there is a slight horizon development, which might be due to the movement of particles in suspension or solution from the upper horizons or to the in situ formation (neoformation) of the clay minerals (Bullock et al., 1985). HRD values that indicate a slight horizon development are present at more than 100 cm of depth; here there are clayed hardened horizons (45 to 64% of clay), morphologically very similar among them according to the low levels of HRD. The PDI values (Table 2) show that both profiles indicate slight to poor development (Birkeland et al., 1990). Probably, this is due to limited action of the climatic conditions. The climatic aggression index calculated, in the zone, was 93.07, which is considered low (FAO-PNUMA, 1980). Bulk density, particle density and total porosity The bulk density of the studied profiles range from 1.46 to 2.08 Mg m−3; at more depth these values tend to
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Cuadro 1. Caracterización morfológica de campo de los perfiles estudiados. Table 1. Morphological properties of the studied profiles.
Perfil
Profundidad cm
Consistencia ¶ Estructura † Seco
Húmedo
Películas§ de arcilla
Separación Þ de horizontes
Clase¤ textural
Porcentaje de arcilla
1
0 6 18 36 59 73 103 133
6 - 18 - 36 - 59 - 73 - 103 - 133 - 163
bsa/me/de bsa/me/de bsa/me/de bsa/g/mo bsa/g/mo m m m
bl d d d d md md md
fr f f f f mf mf mf
np np np c/mg/h c/mg/h c/gu/h c/gu/h di/mg/h
cl/on cl/on cl/on cl/on cl/on gr/on gr/on gr/on
F F C C C C C C
24.55 31.73 35.02 56.57 60.68 62.48 64.47 58.6
2
0 12.5 29 48 72 102 132
-
bsa/me/de bsa/me/de bsa/g/mo bsa/me/de m m m
bl d d d md md md
fr f mf f mf mf mf
np c/mg/h c/gu/h di/dl/h c/gu/h c/gu/h c/gu/h
cl/on cl/on cl/on cl/on gr/on gr/on gr/on
F F C F A A A
28.75 39.47 43.73 34.71 47.04 45.65 50.31
12.5 29 48 72 102 132 162
†
Estructura: bsa, bloques subangulares; me, tamaño medio; de, débilmente desarrollada; g, tamaño grueso; mo; desarrollo moderado; m, masiva. Consistencia: bl, blanda; fr, friable; d, dura; f, firme; md, muy dura; mf, muy firme. § Películas de arcilla: np, no presenta; c, continua; mg, moderadamente gruesa; h, horizontal; gu, espesor grueso; di, distribución discontinua; dl, delgadas. Þ Separación: cl, separación clara; on, forma ondulada; gr, separación gradual. ¤ Clase textural: F, franca; C, arcilla. ¶
Cuadro 2. Desarrollo relativo de horizontes y el índice de desarrollo del perfil†. Table 2. Horizon relative development and profile development index†. Perfil
Profundidad
DRH ¶
IDP §
Perfil
1
A11 - A12 A12 - AB AB - Bt11 Bt11 - Bt12 Bt12 - Bt21x Bt21x - Bt22x Bt22x - BCx
0.11 0.26 0.21 0.38 0.37 0.17 0.19
0.22
2
Horizonte A - B1 B1 - B2 B2 - C C - 2Bt1x 2Bt1x - 2Bt21x 2Bt21x - 2Bt22x
DRH
IDP
0.14 0.33 0.37 0.36 0.20 0.16
0.20
†
Interpretación según Birkeland et al. (1990) 0.00 - 0.20, incipiente; 0.21 - 0.40, débilmente desarrollado 0.41 - 0.60, moderadamente desarrollado; 0.61 - 0.80, desarrollado; 0.81 - 1.0, fuertemente desarrollado. ¶ DRH, desarrollo relativo del horizonte. § IDP, índice de desarrollo del perfil.
La densidad real de los horizontes varió de 1.9 a 2.27 Mg m−3, valores relativamente bajos. Evaluaciones de densidad real con tepetates la ubican entre 2.4 y 2.8 Mg m−3 (Peña y Zebrowski, 1992). La densidad real debe ser congruente con la naturaleza del material parental, por lo que esos valores indicaron dominancia de minerales ligeros en todas sus fracciones. Distribución del tamaño de partículas En las Figuras 2 y 3 se muestra la distribución del tamaño de partículas minerales en los perfiles estudiados, que se caracterizan por el predominio de arcillas
increase (Table 3). Nimlos (1989) reported levels from 1.00 to 2.11 Mg m−3 in hardened layers. Probably, these values are due to a high level of consolidation and compactation, given by simple pressure or by water movement and eluvial-illuvial processes (Primavesi, 1982). Such condition is shown in the low porosity percent at greater depth, giving as a result a greater bulk density of clayed hardened horizons than the upper horizon. High levels of bulk density obtained in this work do not agree with other information of hardened horizons related with fragipans (Flores et al., 1992; Acevedo and Flores, 2000) and even duripans (Flores et al., 1996), which density was greater than 1.85 Mg m−3.
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Cuadro 3. Análisis físicos de las muestras. Table 3. Physical analysis of the samples.
Perfil
1
2
Horizonte
Profundidad (cm)
A11
0 -
6
A12
6 -
18
AB
18 -
36
Bt11
36 -
59
Bt12
59 -
73
Bt21x
7 3 - 103
Bt22x
103 - 133
BCx
133 - 163
A
0 - 12.5
B1
12.5 -
29
B2
29 -
48
C
48 -
72
2Bt1x
7 2 - 102
2Bt21x
102 - 132
2Bt22x
132 - 162
Color
Densidad
Porosidad (%)
Seco
Húmedo
Aparente (Mg m−3)
Real (Mg m−3)
10YR 6/3 Pardo pálido 10YR 6/4 Pardo amarillento claro 10YR 7/2 Gris claro 10YR 6/4 Pardo amarillento claro 10YR 8/6 Amarillo 10YR 8/6 Amarillo 10YR 8/6 Amarillo 10YR 8/4 Pardo muy pálido
10YR ¾ Pardo amarillento oscuro 10YR 3/3 Pardo oscuro 10YR 4/4 Pardo amarillento oscuro 10YR 4/3 Pardo 10YR 4/4 Pardo amarillento oscuro 10YR 5/8 Pardo amarillento 10YR 5/8 Pardo amarillento 10YR 5/6 Pardo amarillento
1.46
1.90
23.15
1.55
2.11
26.54
1.58
2.20
28.18
1.85
2.24
17.41
1.90
2.24
15.18
2.07
2.23
7.17
2.08
2.27
8.37
2.08
2.26
7.96
10YR 6/3 Pardo pálido 10YR 6/6 Amarillo parduzco 7.5YR 5/4 Pardo 5YR 7/3 Rosa 5YR 7/3 Rosa 5YR 7/3 Rosa 5YR 7/3 Rosa
10YR ¾ Pardo amarillento oscuro 5YR 4/4 Pardo rojizo 5YR 4/4 Pardo rojizo 5YR 4/6 Rojo amarillento 5YR 4/4 Pardo rojizo 10YR 5/8 Pardo amarillento 10YR 5/8 Pardo amarillento
1.64
2.09
21.53
1.91
2.16
11.57
1.59
2.03
21.67
1.98
2.23
11.21
1.98
2.25
12.00
1.96
2.14
8.41
1.96
2.16
9.26
(SiO2, lo cual indica una etapa avanzada de meteorización (Chesworth, 1977). Las relaciones molares son bajas y confirman la importante meteorización a que estuvieron sujetos estos suelos en otras épocas. Óxidos totales, pérdidas, ganancias y relaciones molares Los Cuadros 6 y 7 muestran los contenidos de óxidos totales, las pérdidas y ganancias resultantes y las relaciones molares de los horizontes estudiados. Hay un intervalo de 50 a 58% de SiO2 en los horizontes arcillosos endurecidos, lo que indica características tipo fragipán. Este resultado coincide con lo reportado por Flores et al. (1992) para fragipanes del Estado de Morelos. En el Perfil 1 hubo ganancias de óxidos totales prácticamente en todos los horizontes, aunque éstas fueron reducidas, excepto las de SiO2, Na2O y TiO2, que fueron altas. Estos incrementos sólo se observan entre los 0 y 59 cm. En el Perfil 2, las ganancias de óxidos totales en todos los horizontes fueron mínimas y sólo SiO2 presentó ganancias pequeñas entre 0 y 102 cm. La abundancia de SiO2 se debió a la disolución del vidrio volcánico, proveniente de aportes piroclásticos recientes (Acevedo y Flores, 2000). El Na2O es originado de la meteorización de feldespatos sódicos y el TiO2 de la meteorización de anfíboles y piroxenos, detectado mediante análisis petrográfico. Las relaciones molares de los óxidos totales
443
For SiO2, Al2O3 and Fe2O3, the following ranges have been found: 1) For fragipanes of the State of Morelos, 10.7 to 31.0%, 6.0 to 10.0%, and 0.14 to 1.80% (Flores et al., 1992); 2) for duripanes of the same State, 5.5 to 7.5%, 0.5 to 5.0%, and 1.5 to 3.5% (Flores et al., 1996); 3) for fragipanes of the State of México 0.11 to 1.17%, 0.01 to 0.05%, and 0.02 to 0.14% (Acevedo and Flores, 2000); 4) for the present work, 0.07 to 0.23%, 0.25 to 0.43%, and 0.88 to 4.97%, values similar to those reported by Acevedo y Flores (2000). Abundance order of the oxides was Fe2O3>Al2O3>SiO2, which indicates a weathering advanced stage (Chesworth, 1977). Molar relations are low and verify that these soils were exposed to important weathering in other ages. Total oxides, losses and gains, and molar relations Tables 6 and 7 include total oxides losses and gains and molar relations of the studied horizons. SiO2 in clayed hardened horizons shows a range between 50 and 58%, which is related with fragipan characteristics. This result agree with that reported by Flores et al. (1992) for fragipans from the State of Morelos. In profile 1 there were total oxides gains practically in all the horizons, although these were reduced, except in SiO2, Na2O and TiO2 that were higher. These values increased between 0 and 59 cm. In Profile 2, total oxides gains in all the horizons were minimum; only SiO2 had small gains between 0 to 102 cm. The SiO2 abundance was caused by volcanic glass dissolution, proceeding from recent pyroclastics events (Acevedo and Flores, 2000). The Na2O was originated from sodic feldspars weathering, and the TiO2 from amphiboles and
Cuadro 5. Óxidos libres de SiO2, Al2O3, Fe2O3 y sus relaciones molares en los perfiles. Table 5. Free oxides of SiO2, Al2O3, Fe2O3 and molar rations in profiles. Perfil
Horizonte
Profundidad (cm)
SiO 2 (%)
Al 2 O 3 (%)
Fe 2 O 3 (%)
SiO 2/Al 2O3
SiO 2/Fe 2O 3
1
A11 A12 AB Bt11 Bt 12 Bt 21 x Bt 22 x BCx
0 6 18 36 59 73 103 133
- 6 - 18 - 36 - 59 - 73 - 103 - 133 - 163
0.07 0.10 0.08 0.14 0.20 0.23 0.21 0.20
0.25 0.32 0.26 0.26 0.35 0.42 0.43 0.41
0.88 1.20 1.01 2.16 3.03 4.97 2.52 3.22
0.47 0.52 0.51 0.90 0.96 0.92 0.82 0.85
0.21 0.22 0.21 0.17 0.17 0.12 0.22 0.16
2
A B1 B2 C 2Bt 1 x 2Bt 21 x 2Bt 22 x
0 12 29 48 72 102 132
- 12 - 29 - 48 - 72 - 102 - 132 - 162
0.13 0.11 0.13 0.12 0.20 0.16 0.18
0.32 0.29 0.36 0.23 0.31 0.25 0.21
1.51 1.62 1.59 1.52 1.75 1.66 1.45
0.68 0.64 0.60 0.87 1.01 1.07 1.43
0.23 0.18 0.21 0.21 0.30 0.25 0.32
50.9 3.4 21.6 2.8 0.5 0.5 0.3 0 1.9 0.3 5.5 11.6 99.3
BCx
51.2 3.6 21.5 3.1 0.6 0.5 0.3 0 2.4 0.2 4.9 11.6 99.9
Bt22x 57.3 3.9 19.0 4.5 1.0 1.1 1.2 5.6 2.4 0.2 4.5 10.5 111.2
Bt12
SiO2/Al2O3 SiO2/Fe2O3 SiO2/(Al2O3+Fe2O3)
54.9 3.9 20.5 4.1 0.8 0.9 1.1 2.8 2.4 0.3 4.3 11.1 107.1
Bt21x
4.0 42.0 3.6
BCx
59.6 4.3 16.6 5.0 1.8 0.9 1.3 3.3 2.4 0.2 4.3 9.1 108.8
Bt11
Horizontes
4.5 45.5 4.1
Bt21x
Bt22x 4.0 42.5 3.7
67.2 3.6 13.0 6.1 0.6 1.8 1.7 6.4 2.6 0.2 2.3 6.6 112.1
A12
65.5 3.7 14.6 5.2 0.4 1.1 1.4 5.6 2.6 0.2 3.3 7.1 110.7
AB
5.3 47.5 4.7
Bt12 6.1 38.2 5.2
Bt11 7.8 54.5 6.8
AB
51.2 3.6 3.1 0.6 0.5 0.3 0.00 2.4 0.2
Relaciones molares
63.1 3.2 13.3 5.5 0.7 1.5 1.7 6.0 2.6 0.1 2.6 10.2 110.5
A11
Bt22x de Al2O3
8.6 56.0 7.5
A12
57.7 4.1 4.3 0.9 1.0 1.2 2.9 2.5 0.3
Bt21x de Al2O3
8.1 52.5 8.0
A11
64.7 4.4 5.1 1.2 1.2 1.4 6.3 2.7 0.2
Bt12 de Al2O3 77.5 5.6 6.5 2.4 1.2 1.7 4.3 3.1 0.2
Bt11 de Al2O3
K†
97.0 5.5 7.7 0.7 1.7 2.0 8.3 3.9 0.3
AB de Al2O3 106.9 5.8 9.7 0.9 2.8 2.7 10.2 4.2 0.4
A12 de Al2O3 102.8 5.2 9.0 1.2 2.5 2.8 9.8 4.3 0.2
A11 de Al2O3 0.3 0.2 0.2 0.2 0.18 0.0 0.0 0.5 -0.1
Bt22x
6.8 0.7 1.5 0.5 0.5 0.8 2.9 0.6 0.0
Bt21x
13.8 1.0 2.3 0.8 0.7 0.0 6.3 0.8 0.0
Bt12
26.6 2.2 3.6 2.0 0.7 1.4 4.3 1.2 0.0
Bt11
46.1 2.1 4.9 0.3 0.2 1.7 8.3 2.0 0.0
AB
Pérdidas o ganancias
56.0 2.4 6.8 0.5 2.3 2.4 10.2 2.2 0.1
A12
51.9 1.8 6.2 0.9 2.0 2.4 9.8 2.4 0.0
A11
† La constante de aluminio (K) se obtiene al dividir el porcentaje de aluminio de la roca inalterada (BCx) entre el porcentaje de aluminio de la roca alterada (Bt22x-A11). Esta constante se multiplica por cada uno de los óxidos de los horizontes alterados. Los resultados se comparan con la roca inalterada y por diferencia o adición se obtienen las pérdidas o ganancias.
SiO2 Fe2O3 Al2O3 TiO2 MnO CaO MgO Na2O K2O P2O5 H2O+ H2OTotal
Óxidos totales (%)
Cuadro 6. Óxidos totales, pérdidas, ganancias y relaciones molares de cada horizonte del Perfil 1. Table 6. Total oxides, losses and gains, and molar relations of each horizon from Profile 1.
444 AGROCIENCIA VOLUMEN 37, NÚMERO 5, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2003
57.6 2.5 18.4 2.6 0.4 0.9 0.5 2.0 1.9 0.1 8.1 7.3 102.3
58.3 2.5 18.2 2.5 0.6 0.9 0.6 1.2 2.4 0.2 5.9 7.6 100.9
2Bt21x 58.5 2.5 17.8 2.8 0.6 0.9 0.9 2.0 2.4 0.3 4.8 7.8 101.3
2Bt1x 57.0 2.8 15.2 3.4 0.6 1.2 1.0 2.7 2.4 0.4 3.3 6.0 96.0
C cm
B2 58.7 2.8 15.3 3.1 0.7 1.2 1.0 2.7 2.6 0.2 2.8 8.8 99.9
Horizontes
58.0 3.0 15.8 2.8 0.7 1.5 1.0 2.7 2.4 0.3 3.3 8.6 100.1
A 58.8 2.6 2.5 0.6 0.9 0.6 1.2 2.4 0.2
SiO2/Al2O3 SiO2/Fe2O3 SiO2 /(Al2 O3 +Fe2O3)
59.8 2.6 16.7 3.2 0.6 1.3 0.8 2.7 2.6 0.4 4.3 7.9 102.9
B1
2Bt 21 x de Al2O3
5.3 96.0 5.0
2Bt 22 x
60.3 2.6 2.9 0.6 0.9 0.9 2.1 2.5 0.3
2Bt 1 x de Al2O3 70.5 3.4 3.8 0.8 1.56 1.1 3.2 3.2 0.3
B2 de Al2O3 65.8 2.9 3.5 0.6 1.4 0.9 2.9 2.9 0.4
B1 de Al2O3
5.7 97.0 5.4
5.7 97.0 5.4
2Bt 21 x 2Bt 1 x
6.8 95.0 6.3
C
Relaciones molares
69.0 3.4 4.1 0.7 1.4 1.2 3.2 2.9 0.5
C de Al2O3
6.9 97.0 6.5
B2
67.2 3.4 3.0 0.8 1.7 1.2 3.1 2.8 0.4
A de Al 2O3
6.2 99.0 5.8
B1
1.2 0.1 − 0.1 0.3 0.0 0.1 − 0.7 0.5 0.1
2Bt21x
6.4 96.0 6.0
A
2.6 0.1 0.3 0.4 0.0 0.4 0.1 0.6 0.2
2Bt1x
11.4 0.9 1.5 0.5 0.5 0.7 1.2 1.0 0.3
C
12.8 0.9 1.1 0.6 0.5 0.6 1.2 1.3 0.1
B2
8.1 0.4 0.8 0.4 0.5 0.3 0.9 1.0 0.2
B1
Pérdidas o ganancias
9.6 0.9 0.5 0.6 0.8 0.7 1.1 0.9 0.3
A
La constante de aluminio (K) se obtiene al dividir el porcentaje de aluminio de la roca inalterada (BCx) entre el porcentaje de aluminio de la roca alterada (Bt22x-A11). Esta constante se multiplica por cada uno de los óxidos de los horizontes alterados. Los resultados se comparan con la roca inalterada y por diferencia o adición se obtienen las pérdidas o ganancias.
†
SiO 2 Fe 2 O 3 Al 2 O 3 TiO 2 MnO CaO MgO Na 2 O K 2O P2O 5 H 2O + H 2O Total
Óxidos totales (%) 2Bt 22x
K†
Cuadro 7. Óxidos totales, pérdidas, ganancias y relaciones molares de cada horizonte del Perfil 2. Table 7. Total oxides, losses and gains, and molar relations of each horizon from Profile 1.
ACEVEDO-SANDOVAL et al.: CARACTERIZACIÓN DE TEPETATES EN SUELOS DE ORIGEN VOLCÁNICO 445
446
AGROCIENCIA VOLUMEN 37, NÚMERO 5, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2003
pyroxenes weathering, detected by petrographic analysis. Total oxides molar relations were high, mainly SiO2/Fe2O3. Although the relation between silica and aluminum decrease in relation with iron, it was high also. When iron and aluminum are joined in relation with silica, dominance of the last one decreases. Those molar relations indicate low weathering (Acevedo and Flores, 2000). Microanalysis of coatings in clayed hardened horizons. Table 8 shows chemical compositions of coatings in clayed hardened horizons, previously selected by petrology. Coatings are mainly formed by silica, aluminum, iron and titanium. Silica is predominant, although there were high contents of Al2O3 due to the presence of clay. Molar relation SiO2/Al2O3, 2.50 and 2.87 indicate the greatest values of silica present as gel or opal (Acevedo and Flores, 2000; Hidalgo et al., 1992). Dubroeucq (1992) carried out a microanalysis to a silica-clay coating, located at 2.50 m of depth in a tepetate from Xalapa, Veracruz, and found the following composition: SiO2 55.79%; Al2O3 37.82%; FeO 3.47%; TiO2 1.26%; molar relation SiO2/Al2O3, 2.51, which indicates a higher hardening of coatings. Similar values were obtained in this work (Table 8), which suggest that there are silica-clay coatings. Figure 4 shows the photomicrograph in scanning electronic microscope of the 2Bt22 horizon coating, of the Profile 2; its smooth and uniform appearance makes it looks like an amorphous deposit, rather than a crystalline material.
20 KV X3300 0012 10.0u GEOL Figura 4. Fotomicrografía en un revestimiento del horizonte 2Bt22, del Perfil 2. Figure 4. Photomicrograph of horizon coating 2Bt22, of Profile 2.
fueron altas, principalmente SiO2/Fe2O3. La relación de la sílice con aluminio, no obstante que disminuye en relación con el hierro, también fue alta. Al unirse hierro y aluminio en relación con la sílice, baja un poco el dominio de esta última. Tales relaciones molares manifiestan una baja meteorización (Acevedo y Flores, 2000). Microanálisis en revestimientos en horizontes arcillosos endurecidos En el Cuadro 8 se muestra la composición química de los revestimientos en el horizonte arcilloso endurecido, previamente seleccionados por petrología. Los revestimientos están compuestos esencialmente de sílice, aluminio, hierro y titanio. Domina la sílice; sin embargo, se observan contenidos altos de Al2O3 debido a la presencia de arcillas. Las relaciones molares SiO2/Al2O3, 2.50 y 2.87 indican la mayor presencia de sílice posible como gel u ópalo (Acevedo y Flores, 2000; Hidalgo et al., 1992). Dubroeucq (1992) realizó un microanálisis a un revestimiento sílico-arcilloso a 2.50 m de profundidad en un tepetate de Xalapa, Veracruz, y encontró la composición siguiente: SiO2, 55.79%; Al2O3, 37.82%; FeO, 3.47%; TiO2, 1.26%; relación molar SiO2/Al2O3, 2.51, lo cual indica un mayor endurecimiento de los revestimientos. Similares resultados se obtuvieron en el
Mineralogyc analysis Minerals present in Profiles 1 and 2 were phenocristals with intensive weathering degree, which occasionally, made difficult their identification. Feldspars, plagioclases, volcanic glass and some amphiboles, pyroxenes and phytolite were found. Halloysite 7Å was found in the fraction smaller than 0.002 mm and in less proportion montmorillonite. The most abundant minerals in this fraction, were cristobalite, quartz, plagioclases and micas.
Cuadro 8. Microanálisis de los revestimientos presentes en horizontes arcillosos endurecidos. Table 8. Microanalysis of clayed hardened horizons coatings. Perfil Hz.
SiO2 (%)
TiO2 (%)
Al2O3 (%)
FeO (%)
MnO (%)
MgO (%)
CaO (%)
1 BCx 2 2Bt22x
54.57 55.37
0.73 1.46
37.21 32.97
5.39 8.23
0.10 0.15
1.10 0.38
0.12 0.28
Na2O (%) K2O (%) 0.47 0.23
0.31 0.92
SiO 2/Al 2O3 2.50 2.87
ACEVEDO-SANDOVAL et al.: CARACTERIZACIÓN DE TEPETATES EN SUELOS DE ORIGEN VOLCÁNICO
presente trabajo (Cuadro 8), lo que sugiere que son revestimientos sílico-arcillosos. La Figura 4 muestra la fotomicrografía tomada con el microscopio electrónico de barrido en un revestimiento del horizonte 2Bt22, del Perfil 2; su aspecto liso y uniforme da la impresión de un depósito amorfo, más que de un material cristalino.
447
Microlaminación
Caracterización mineralógica Los minerales presentes en los Perfiles 1 y 2 fueron fenocristales con un grado de alteración intensiva, el cual, en ocasiones, dificultó su identificación. Se observaron feldespatos, plagioclasas, vidrio volcánico y algunos anfíboles, piroxenos y fitolitos. En la fracción inferior a 0.002 mm se observó haloisita 7 Å y en menor proporción montmorillonita. Los minerales más abundantes, en esta fracción, fueron cristobalita, cuarzo, plagioclasas y micas.
Figura 5. Fotomicrografia de lámina delgada de revestimientos arcillosos en poros (microláminas) del horizonte Bt22x del Perfil 1. Figure 5. Photomicrograph of thin lamina of clay coating in horizon pores (microlaminas) of horizon Bt22x of Profile 1.
Análisis petrográfico Petrographic analysis El estudio petrográfico de los horizontes endurecidos denota una distribución de tipo porfídica cerrada, textura arcillo limosa, reorganización de la masa basal con una microestructura de tipo cámara masiva, fábrica b-refringente de grano y retícula estriada, argílica; con hipo-revestimientos de poros en forma de microláminas, pedofábrica arcilla microlaminar (Figura 5), lo que indica procesos de eluviación e iluviación. Asimismo, se calculó una porosidad menor a 35% y nódulos seudomórficos amiboidales, debido a la meteorización de minerales primarios (Flach et al., 1992). Tales observaciones, en muestras no alteradas, confirman la acumulación de la arcilla y la sílice en los poros, cámaras y fisuras. Ópticamente no se puede separar el ópalo de la haloisita 7 Å, pero los dos minerales aparecen unidos y llegan a constituir acumulaciones estables como revestimientos. La distribución de las láminas orientadas indica la circulación de las aguas internas, lo que influye marcadamente en la formación del horizonte arcilloso endurecido (Payton, 1993). Génesis de los suelos y las capas endurecidas El área de estudio está incluida en la Formación Tarango, constituida por cenizas volcánicas, pómez, derrames lávicos y tobas de edad Plioceno-Pleistoceno. Los suelos se formaron a partir de tales materiales volcánicos depositados en la zona, como se demostró con la mineralogía. Asimismo, éstos estuvieron sujetos a procesos de meteorización fuerte, agresiva por los contenidos de arcilla, color y óxidos libres de hierro y aluminio. Con las condiciones intempéricas actuales, los horizontes se
Hardened horizons petrographyc study revealed a closed porphyric distribution, silty clay texture, groundmass reorganization with a massive chamber type microstructure, grain birefringence fabric and reticulatestriated, argilic; with pores hipo-revestment in microlamina shape, clay microlaminar pedofabric (Figure 5), which indicates eluvial-illuvial processes. Also, a porosity lower than 35% was calculated and amiboidals pseudomorphic nodules, due to primary minerals weathering (Flach et al., 1992) Such observations, in undisturbed samples, verify the clay and silica accumulation in pores, chambers and fissures. Optically, opal and halloysite 7Å cannot be separated, but both minerals are joined and become stable as coatings. Oriented laminas distribution indicates the internal water circulation, which greatly influences the clayed hardened horizon formation (Payton, 1993). Soils and hardened layers genesis Studied area is inside the Tarango Formation, made up of volcanic ashes, pumice, lavas and tuffs from the Pliocene-Pleistocene age. Soils were formed from those volcanic materials deposited in the zone, as it was shown with the mineralogy. At the same time, these ones were exposed to a strong weathering process, aggressive by the clay contents, color and Fe and Al free oxides. These horizons have been homogened with the present climate conditions, giving a evolution range from slight to weakly developed. In Profile 2, based on the horizons sequency and the clay contents, it is marked a discontinued, probably due to different pyroclastic deposits.
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AGROCIENCIA VOLUMEN 37, NÚMERO 5, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2003
han homogeneizado, dando un desarrollo evolutivo de incipiente a débilmente desarrollado. En el Perfil 2, con base en la secuencia de horizontes y los contenidos de arcilla, hubo una discontinuidad motivada, probablemente, por diferentes depósitos piroclásticos. Los horizontes endurecidos de los Perfiles 1 y 2 proceden de material piroclástico, que al ser afectado por procesos pedogenéticos de eluviación e iluviación bajo un régimen climático ústico, favoreció la acumulación de arcillas y su reorganización en la matriz por los procesos de humedecimiento y secado alterno, contribuyendo a su endurecimiento. Esto trajo, como consecuencia, el desarrollo de los horizontes frágicos, donde las arcillas, los óxidos de silicio, aluminio y hierro (solos o combinados), cementan las partículas del suelo.
CONCLUSIONES Mediante la clasificación morfológica de campo se estableció la existencia de un desarrollo evolutivo de incipiente a débilmente desarrollado de los suelos y las capas endurecidas. La fracción arcilla dominó en la distribución del tamaño de partículas. La resistencia a la compresión simple y la estabilidad a la inmersión en agua de los fragmentos de los horizontes arcillosos endurecidos, indican características relacionadas con los fragipán. El orden de abundancia de los óxidos libres fue: Fe2O3>Al2O3>SiO2, el cual corresponde a una etapa avanzada de meteorización El coeficiente molecular SiO2/Al2O3, 2.51 indica un endurecimiento de los revestimientos en los horizontes arcillosos. El análisis de los óxidos totales permite clasificar a los horizontes arcillosos endurecidos como material piroclástico de composición intermedia, con un moderado grado de meteorización. En la fracción arcilla, predomina la haloisita 7 Å y minerales ricos en sílice; el estudio petrográfico mostró una distribución de tipo porfídica cerrada, b-fábrica de poro y grano estriado con predominio de poros tipo cámara y fisura; los minerales primarios se encuentran dentro de una matriz argílica. Los suelos y capas endurecidas se formaron a partir de materiales volcánicos que fueron depositados en la zona; el proceso de endurecimiento fue de origen pedológico.
LITERATURA CITADA Acevedo-Sandoval, O. A. and D. Flores-Román. 2000. Genesis of white fragipans of volcanic origin. Universidad Nacional Autónoma de México. Revista Mexicana de Ciencias Geológicas 17(2): 152-162. Birkeland, P. W., M. N. Machette, K. M. Haller. 1990. Soils as a tool for applied quaternary geology. Utah Geological and Mineral Survey: 7-12. Bullock, P., N. Federoff, A. Jongerius, G. Stoops, T. Tursina. 1985. Handbook for Soil Thin Section Description. Waine Res. Pub., Wolverhampton, England. 150 p.
The hardened horizons of Profiles 1 and 2 proceed from pyroclastic material which, by being affected by pedogenetic processes as eluvial-illuvial under an ustic climate regime, helped the clay accumulation and its reorganization in the matrix by alternated wet and dried processes, thus contributing to its hardening. This brought, as a consequence, fragic horizons development, where soil particles were cemented with clays, silica, aluminum and iron oxides (alone on combined).
CONCLUSIONS According to the morphological field classification, a range from slight to weak evolutive development was established in soils and hardened layers. Clay fraction was dominating in particles size distribution. Resistance to simple compression and stability in water immersion of clayed hardened horizon, indicated characteristics related with fragipan. Abundance order of free oxides was Fe2O3> Al2O3>SiO2, which indicates a weathering advanced stage. Molecular coefficient SiO2/ Al2O3, 2.51 indicate a hardening of coatings in clayed horizons. Total oxides analysis allows classification of the clayed hardened horizons as pyroclastic material of medium composition, with a moderated weathering degree. In clay fraction, halloysite 7Å and silica rich minerals are predominating; petrographic studies show a close porphyric type distribution, b-fabric of pore and striated grain with dominance of chamber type pores and fissures; the primary minerals are inside the argilic matrix. Soils and hardened layers were formed from volcanic materials, which were deposited in the area; hardening process was pedologic. —End of the English version—
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