Categoría | roca sedimentaria |
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La arcilla es un material rocoso natural a base de silicatos o aluminosilicatos de estructura laminar hidratada, generalmente a partir de la alteración de los silicatos estructurales tridimensionales, como el feldespato . Puede ser un material localmente abundante, muy diverso, tratado o refinado antes de su uso, tanto suelto o plástico (a menudo después de añadir agua) o con poder secante, absorbente o desengrasante, o incluso con propiedades pegajosas o refractarias , para servir por ejemplo antes según para usos específicos, a menudo antiguos, para el alfarero y el albañil, el albañil y el pintor , el tintorero y el pañero , el vidriero y el ceramista .
En realidad, el término del latín argilla se puede aplicar a una selección de un mineral de arcilla y un conjunto de minerales de arcilla, así como a varias rocas compuestas principalmente por estos minerales. Las rocas de la clase lutita pueden ser argilita , argilolita o argilotita, excluyendo las lutitas los esquistos metamorfoseados. Las arcillas son rocas sedimentarias clásticas. Cuando contienen piedra caliza , se definen tres subclases entre el poste de arcilla y el poste de piedra caliza según el aumento del contenido de piedra caliza : arcilla caliza, luego marga y finalmente caliza arcillosa . Las arcillas ricas en sílice gelatinosa, solubles en álcalis , se denominan gaizes . El limo o lehm designan arcillas que contienen partículas silíceas e incidentalmente pigmentos minerales como limonita o goethita . El loess es un depósito paléoglaciaire de color amarillento original compuesto principalmente de arcilla y partículas finas de piedra caliza y silíceas.
En un sentido amplio, también es un sedimento compuesto por partículas finas resultantes de la meteorización de varias rocas (un proceso llamado argilización ), a veces rocas sedimentarias arcillosas metamorfoseadas en lutitas. Es por ello que el mundo campesino, consciente de esta materia dividida, fundamental para el desarrollo de la vida por su retención de agua, califica los limos y las tierras aceitosas o desengrasantes, blandas o maleables según su grado de humedad como arcillas en sentido genérico. , susceptible de endurecerse cuando se seca en placas que se retraen y agrietan al sol o se liberan con el viento o por un ligero raspado del polvo fino de este material que se ha vuelto friable y rompible, para ablandarse en agua y generarse en ambientes húmedos después de repetidos asentamientos fangos coloreados más o menos líquidos, más o menos sucios, más o menos pegajosos. Sabía que la adición de arcillas más o menos rápidamente hace que la tierra sea impermeable, a diferencia de la arena fina permeable. El suelo arcilloso puede ser pesado y compacto, resistente y difícil de arar , endureciéndose en costras gruesas a veces más o menos agrietadas durante las sequías .
El alfarero y el albañil supieron reconocer la arcilla verde o la marga de arcilla , con la que podían preparar un material básico para su arte, el primero una forma para una cerámica específica, el segundo haciendo un cemento o una cal hidráulica. . Los hombres del fuego distinguían entre arcillas fundibles, como las arcillas de figulina apreciadas para la loza común, ladrillos y tejas y arcillas esmécticas, utilizadas para desengrasar láminas como la tierra de batán, de arcillas infusibles, como el caolín o varias arcillas plásticas. Los pintores antiguos ya conocían las arcillas ocre, así como los modestos constructores de suelos arcillosos utilizaban sin saberlo las propiedades de la arcilla coloidal .
Históricamente, en geología y ciencias del suelo , el término arcilla corresponde a todos los minerales con un tamaño de menos de 2 µm en una roca. Este tamaño de partícula de corte invisible para el ojo se hereda estudios petrográfico realizan por microscopía óptica al final de la XIX XX siglo . Los cristales que tenían entonces un tamaño inferior a 2 µm no eran reconocibles y se clasificaron con el nombre de arcilla. Hoy en día, el nombre de arcilla difiere según los campos de estudio. Así, en geotecnia , donde nos interesa principalmente el comportamiento mecánico de los suelos, la arcilla se utiliza para designar materiales con un tamaño de partícula inferior a 4 µm (entre 4 y 50 µm , hablamos de limo ). En la ciencia de la arcilla, la arcilla no corresponde a un corte granulométrico, sino a minerales. El término se usa luego para describir filosilicatos y más particularmente minerales arcillosos.
Estos últimos se clasifican en tres grandes familias según el espesor de las láminas (0,7; 1,0 o 1,4 nm ), que corresponden a una serie de capas de tetraédrica (Si) y octaédrica (Al, Ni, Mg, Fe 2+ , Fe 3+ , Mn, Na, K, etc. ). El intersticio entre las hojas puede contener agua además de iones . Esto da como resultado variaciones en la distancia entre láminas y, por lo tanto, variaciones dimensionales macroscópicas de la arcilla cuando se hidrata (expansión) o se seca (contracción), lo que puede provocar grietas. Un material seco que contiene muchos minerales arcillosos "agarra la lengua" (absorbe el agua formando una pasta plástica).
Los filosilicatos se encuentran en forma de pequeños cristales micrométricos, en placas hexagonales o en (micro) fibras. Estos son los minerales filitosos halloysita , caolinita , montmorillonita , illita y bravaisita , glauconita , esmectitas , intercalados como vermiculitas , minerales fibrosos como atapulgitas o sepiolitas , finalmente cloritas y micas , estas últimas en trozos muy pequeños a menudo alterados que pueden asimilarse. a las arcillas.
Su origen es variado: alteración de rocas o residuos rocosos en función de las condiciones locales en función de las zonas de alteración de rocas endógenas, suelos con aportación de sedimentos , diagénesis , erupción volcánica, meteoritos específicos. El auge de los estudios de rayos X (radiocristallografía, difracción de rayos X, etc. ) ha permitido estudiar y caracterizar arcillas.
Las rocas argiláceas son rocas sedimentarias o residuales de grano muy fino (clase lutitas), que contienen al menos un 50% de minerales arcillosos. Estas rocas blandas, raspables con la uña, quebradizas en seco y endurecidas al calor o al cocinar, impermeables y formando una pasta en el agua, abundan en las formaciones sedimentarias, tanto continentales como marinas. Se dividen en arcillas calcáreas, arcillas arenosas, arcillas micáceas, etc. Pueden depositarse en horizonte o capas de baja potencia, alternando con otras capas de rocas como calizas , areniscas , evaporitas , etc. en estructuras estratificadas (pizarra), en bandas o varved . También pueden formar masas por apilamiento casi continuo de capas gruesas, a veces incluso sin estratificación aparente (argilita). En presencia de minerales detríticos, las arcillas a menudo contienen escombros, trozos o clastos de varias rocas. En todos los casos, las formaciones arcillosas juegan un papel importante para los recursos hídricos y de hidrocarburos , ya que dificultan o detienen el a veces lento flujo de estos últimos minerales líquidos.
Por ejemplo, la argilita es una roca arcillosa compuesta por una gran parte de minerales de silicato de aluminio más o menos hidratados con una estructura estratificada ( filosilicatos ) que explica su plasticidad , o fibrosa ( sepiolita y paligorskita ) explicando sus cualidades de absorción.
Todos los minerales de arcilla están formados por una pila de láminas tetraédricas y octaédricas intercaladas por un espacio llamado espacio interfoliar:
Algunas arcillas tienen la capacidad de aumentar sus espacios interfoliares. Esta propiedad proviene de la incorporación de cationes hidratados (Na, Ca, etc. ) que permiten compensar los déficits de carga permanentes. Este fenómeno ya no existe si la carga de arcilla es demasiado alta ( por ejemplo, micas: carga total de arcilla de -1 perfectamente contrabalanceada por cationes deshidratados (K)) o cero ( por ejemplo , pirofilita, talco: carga total de arcilla de 0, sin catión interfoliar). Las especies expandibles son aquellas cuya carga varía de 0.3 a 0.8 que incluye la subclase de esmectitas así como vermiculitas. Es el agua incorporada a través de los cationes hidratados lo que permite el hinchamiento de la estructura cristalina. La hinchazón es tanto más importante cuanto que la humedad es alta. En un estado perfectamente seco, una esmectita no tendrá moléculas de agua, la hoja + distancia interfolar = 10 Å , como una pirofilita. Por tanto, la distancia hoja + interfolar de una esmectita puede oscilar entre 10 Å y 18 Å .
Los cationes que compensan las cargas permanentes y variables de la arcilla permanecen, en su mayor parte, intercambiables en el medio ambiente. Por tanto, cada arcilla tiene su propia CIC que da testimonio de su pertenencia a una de las principales familias de minerales arcillosos. A título indicativo, las esmectitas tienen una capacidad de intercambio mucho mayor que las caolinitas, ya que, para estas últimas, su capacidad de intercambio solo está dictada por las cargas variables.
Diferencia de estructura entre hoja octaédrica dioctaédrica y trioctaédrica.
Estructura atómica de una arcilla TOT trioctaédrica.
Estructura de las capas de una arcilla TOT trioctaédrica.
Vista de la lámina tetraédrica dispuesta en mallas pseudohexagonales.
Vista de una pila de 10 hojas.
La mayoría de los minerales arcillosos tienen la particularidad de tener una carga superficial negativa. Como resultado, las láminas se repelen entre sí y la adición de cationes reduce esta repulsión eléctrica, lo que conduce a la aglomeración de partículas de arcilla, un fenómeno llamado floculación . Uno de los objetivos del encalado de suelos es la floculación estable del complejo arcillo-húmico . En los estuarios, el nivel de salinidad del mar (debido en parte al catión Na + ) favorece la floculación bien aguas arriba de la desembocadura . Las partículas de arcilla floculan y forman una masa de limo , el tapón de lodo . "Durante los períodos de marea muerta, hay una fase de acumulación durante la cual el lodo se consolidará parcialmente para formar la crema de lodo" .
Clasificación de minerales arcillosos.Las arcillas se distinguen por su tipo de combinación de apilamiento de láminas tetraédricas y octaédricas, el catión de la capa octaédrica, la carga de la arcilla y el tipo de material interfoliar.
Los minerales arcillosos se dividen en varias familias grandes:
Nomenclatura utilizada: Te / Si = relación entre el número de cationes de Si tetraédricos por celda que habría en ausencia de sustitución en la hoja tetraédrica y el número de cationes de Si tetraédricos por celda realmente existentes, Oc = relación entre la carga total de cationes por celda en la hoja octaédrica, y la carga total de cationes por celda que habría en la hoja octaédrica en ausencia de sustitución. Los paréntesis indican el (los) catión (es) octaédricos. Los corchetes indican el (los) catión (es) de compensación en el espacio interfoliar
Explicación de la clasificación: ejemplo de una montmorillonita de carga 0.6 (con sodio interfoliar): (Na) 0.6 (Al 3.4 , Mg 0.6 ) Si 8 O 20 (OH) 4 • nH 2 O: La capa tetraédrica es enteramente Si ; por lo tanto, tenemos Te / Si = 8, a la inversa, el octaedro muestra (por definición) una sustitución Al↔Mg, por lo tanto, tenemos el saldo de las cargas positivas (en este ejemplo) = 3.4 × 3 + 0.6 × 2 = 11.4; sin embargo, la carga perfecta del octaedro de una arcilla TOT es 12. Entonces nos encontramos en el caso Oc <12/12. Atención, no es raro encontrar las fórmulas por media malla de arcillas, la montmorillonita del ejemplo se convierte entonces en (Na) 0.3 (Al 1.7 , Mg 0.3 ) Si 4 O 10 (OH) 2 • nH 2 O
dioctaédrico | dioctaédrico | trioctaédrico | trioctaédrico |
Te / Si = 4
Oc = 12/12 |
Te / Si = 4
Oc = 12/12 |
Te / Si = 4
Oc = 12/12 |
Te / Si <4
Oc> 12/12 |
Espaciamiento estable | Espaciado variable | Espaciamiento estable | Espaciamiento estable |
Caolinita (Al), Nacrita (Al), Dickita (Al) | Halloysita (Al) | Antigorita (Mg), Crisotilo (Mg), Lizardita (Mg, Al) | Cronstedtita (Fe 2+ , Fe 3+ ), Berthiérine (Al, Fe 2+ ), Amesita (Al, Mg) |
Te / Si = 8 | Te / Si = 8 | Te / Si <8 | Te / Si <8 | Te / Si <8 |
Oc = 12/12 | Oc <12/12 | Oc = 12/12 | Oc <12/12 | Oc = 12/12 |
Espaciamiento estable | Espaciado variable | Espaciado variable | Espaciado variable | Espaciamiento estable |
Pirofilita (Al) | Esmectitas: Montmorillonita * (Al) | Esmectitas : Beïdellita (Al, Fe), Nontronita (Fe 3+ ) | Vermiculita *** (Al) | Moscovita (Al), [K], Illita ** (Al), [K], Sericita (Al), [K], Damouzita (Al), [K], Paragonita (Al), [Na], Glauconita (Al , Fe), celadonita (Al, Fe) |
* Montmorillonita , una de cuyas formas tiene la fórmula Si 4 O 10 Al 5/3 Mg 1/3 Na 1/3 (OH) 2, se conoce con el nombre de “Terre de Sommières ” utilizado como quitamanchas o como bentonita utilizada en ingeniería civil por sus propiedades coloidales (plastificante en morteros ). A diferencia de la halloysita , pueden tener lugar varias capas de agua entre dos láminas de montmorillonita y, por lo tanto, la separación entre dos láminas puede variar desde 0,96 nm hasta la separación completa. ** Illita (1 nm ), fórmula aproximada K 0,9 Al 2 (Al 0,9 Si 3,1 O 10 ) (OH) 2, tiene una carga por media malla de -0,75 a -0,9. Se puede utilizar en la fabricación de objetos de terracota. La estructura de las illitas es cercana a la de las micas pero difiere en el grado de sustitución Si / Al (menor en illita), la presencia de potasio (menor en illita) y por cierto grado de desorden en illita. |
Te / Si = 8 | Te / Si = 8 | Te / Si <8 | Te / Si <8 | Te / Si <8 |
Oc = 12/12 | Oc <12/12 | Oc = 12/12 | Oc <12/12 | Oc = 12/12 |
Espaciamiento estable | Espaciado variable | Espaciado variable | Espaciado variable | Espaciamiento estable |
Talco (Mg), Minnesotaïte (Mg, Fe 2+ ) | Esmectitas: Stevensita (Mg), Hectorita (Mg, Li) | Esmectitas: Saponita (Mg), Bowlingita (Mg, Fe 2+ ), Sauconita (Mg, Zn) | Vermiculita (Ni 2+ ), Batavita (Mg) | Flogopita (Mg), Illita (Mg, Fe), [K], Biotita (Mg, Fe), [K], Lepidolita (Mg, Fe), [K], Ledikita (Mg, Fe), [K] |
TOT resbalón | Dioctaédrico | Dioctaédrico | Trioctaédrico | Trioctaédrico |
Hoja interfoliar 'Brucitic' O | Dioctaédrico | Trioctaédrico | Dioctaédrico | Trioctaédrico |
Donbasite | Cookeite , Sudoite | Franklinfurnaceita | Diabantite , penninita , chamosite , Brunsvigite , Clinochloro , turingita , Ripidolite , Sheridanite |
Una de las técnicas utilizadas para reconocer las arcillas es de difracción de rayos X análisis . Esta técnica requiere una preparación específica de la muestra. Cada uno de los métodos de preparación proporciona información diferente sobre la estructura del mineral.
La preparación desorientada se elabora, como su nombre indica, a partir de un polvo compacto cuyos componentes se han desorientado. Se utilizan varios métodos: polvo nivelado, " carga lateral ", " carga trasera " o incluso " secado por aspersión ". La desorientación “perfecta” de un polvo sigue siendo una técnica delicada, que puede verse fuertemente influenciada por las posibles orientaciones preferenciales inducidas por ciertos minerales. El polvo desorientado sigue siendo el método de preparación utilizado principalmente para la identificación de las fases en una muestra mineral. Este último permite obtener todos los planos de difracción de las fases constituyentes. Las arcillas, por su parte, son más difíciles de diferenciar mediante esta técnica, porque sus planos cristalográficos son en gran parte idénticos de una familia a otra. Los difractogramas muestran picos superpuestos que hacen más compleja la lectura e identificación de las fases. Sin embargo, aunque presenta ciertos inconvenientes (para los filosilicatos), la visión global de los planos de difracción permite alcanzar parámetros como la tasa de llenado de la capa octaédrica, etc.
Una variación de la preparación desorientada implica colocar el polvo en un capilar. Esta técnica da resultados similares, pero le permite trabajar con cantidades mucho más pequeñas de materiales.
La preparación de portaobjetos orientados es un método utilizado para distinguir los diferentes filosilicatos en una muestra. Consiste en dejar reposar una muestra durante un tiempo determinado ( ley de Stokes ) para recuperar únicamente la fracción <2 μm , considerada la fracción que contiene la fase arcillosa “pura”. Esta fracción en solución se deposita luego en un portaobjetos de vidrio y luego se seca. Durante el secado, las partículas de arcilla laminar se orientarán todas según su plano cristalográfico (001) (como una pila de papel que cae al suelo, todas las páginas terminan grandes boca abajo). Cuando esta placa se somete a difracción, por lo tanto, solo obtenemos las líneas 001 (es decir, 001, 002, etc. ). Estas líneas son características de las grandes familias de minerales arcillosos.
En algunos casos, los picos de difracción se superponen fatalmente. Para diferenciar las arcillas se llevan a cabo a continuación diversos tratamientos encaminados a modificar el espacio entre láminas: calentamiento, acidificación, reposición del catión interfoliar, etc. Al observar la evolución de los picos de difracción en ángulos bajos según el tratamiento, podemos reconocer la arcilla.
Además de la geoquímica , esta técnica también es utilizada por científicos forenses para intentar determinar el origen de rastros de tierra que pueden constituir una indicación durante una investigación.
Prueba de azul de metilenoPara reconocer los diferentes tipos de arcilla, puede hacer una prueba de azul de metileno . Midiendo la concentración de azul de metileno después del contacto con una arcilla, la CIC de esta última se deduce indirectamente . Esto permite clasificar el mineral a nivel mundial.
ColoresLas partículas de arcilla no son responsables del color del suelo. El color rojo, naranja, amarillo, verde, azul de un suelo (arcilloso o no) se debe al estado del hierro en el suelo (Fe 3 + en los tres primeros casos y Fe 2 + en los dos últimos). Cuando el suelo es de un color que tiende al blanco, es porque este elemento ha sido disuelto y evacuado del perfil.
La arcilla puede denotar un color de un gris neutro muy pálido que tiende al blanco .
QuímicaEn el agua, las partículas de arcilla se comportan como gotas de aceite en la vinagreta: se agrupan y forman " micelas " en suspensión: se dice que la arcilla está en estado "disperso". La presencia de sales minerales disueltas con cargas positivas ( Ca , Mg , K , Na , NH 4, Fe , Mn, Cr, Ti, Al, Ba, Sr, etc. ) hace que las micelas se unan: la arcilla se flocula . Esta propiedad de las arcillas le permitirá ser líquida en estado disperso, pastosa en barro y sólida en suelo seco. La arcilla es un coloide que flocula con cationes .
Las arcillas designan partículas muy finas de materia arrancadas de las rocas por la erosión, así como minerales arcillosos o filosilicatos (estos últimos observados al microscopio tienen forma de plaquetas, lo que explica su plasticidad). La mayoría de estas partículas proceden de la desintegración de rocas silicatadas ( alteración de silicatos ): granito ( mica y feldespato ), gneis o incluso esquistos . Estas partículas son transportadas por el viento o el agua en forma de limo o limo . Los ríos arrastran arcillas que acaban depositándose en el aluvión , en el propio curso de agua, en su desembocadura, en un lago o en el mar, los depósitos pueden sedimentar y formar una roca arcillosa por diagénesis : deshidratación y compactación . Como rocas sedimentarias , los afloramientos de arcilla presentan una sucesión de capas apiladas unas sobre otras.
Las erupciones volcánicas también producen argilolitos, a veces bajo la eyección de piedra vítrea o toba.
Arcillas neoformadasLos suelos arcillosos están compuestos por elementos muy finos, resultado de la degradación mecánica y química de rocas preexistentes (en particular mica y feldespatos ). Las arcillas resultantes pueden permanecer donde se formaron, como el caolín. Con mayor frecuencia son transportados por el agua o el viento, y se depositan en forma de masas estratificadas o, a veces, en bolsas lenticulares o esféricas. Así, los bancos de arcilla se encuentran en los sedimentos desde la era Terciaria , al pie de las montañas y en los grandes valles fluviales. Después de la disolución de una piedra caliza , también se pueden formar arcillas y luego revestir las depresiones kársticas (los sumideros ). Durante sus movimientos, pueden transportar minerales encontrados en su camino. De ahí una muy amplia variedad de finura, coloración y composición, dependiendo de los niveles sucesivos del mismo depósito y más aún de uno a otro.
Arcillas y plantasLas raíces de las plantas, por hidrólisis y en simbiosis con la pedofauna , se alimentan de rocas y secretan ácidos para disolverlas : las raíces, gracias a los azúcares resultantes de su fotosíntesis , aportan la energía necesaria para que los microorganismos puedan disolverlos . transforman la roca en elementos que pueden ser absorbidos por las raíces. Las necesidades de las plantas en sílice , hierro y aluminio son mínimas, pero son los principales elementos constituyentes de la corteza terrestre ( silicio 26%, aluminio 7%, hierro 4%). Así como los demás elementos se toman y exportan definitivamente ( reciclaje constante) en la superficie para nutrir la planta y el suelo, estos tres últimos permanecen y se concentran hasta la saturación, tanto más rápido cuanto que estos elementos ya son mayoría. Luego se recristalizan en arcillas (formación de un precipitado ). La formación biológica de arcilla sería mayor en la zona del suelo entre 5 y 25 cm de profundidad. La producción anual sería de 0,00001 a 0,002 g por 100 g de material por año, lo que es relativamente lento. Considerando que un metro de suelo pesa alrededor de 10.000 toneladas por hectárea, esto corresponde a una producción anual de 3 a 60 kg por hectárea en 30 cm de suelo.
Los factores que influyen positivamente en la formación de la arcilla son una alta humedad edáfica (drenaje moderado), una alta temperatura, la gran finura de grano del lecho rocoso, su riqueza en bases y su friabilidad. Cuanto más antiguo es el suelo, más rápida es la formación de arcilla y, en última instancia, es el tipo de suelo y, por lo tanto, el clima y las comunidades biológicas lo que más influye en la cantidad de arcilla producida.
La arcilla es uno de los materiales más antiguos utilizados por el hombre. Amasado con agua, da una masa plástica que se puede moldear o moldear fácilmente. El modelado se realizó según tres técnicas fundamentales, por aguileña, por plancha o por estampación. Muchas esculturas se hicieron en tierra cruda , o tierra seca, como en el arte greco-budista , en Gandhara (norte de Pakistán y Afganistán), o en los oasis de Xinjiang . Las tallas de los guardianes de los templos budistas en Japón de la época de Nara fueron realizadas con este material por su flexibilidad de uso. Los escultores europeos del XVIII XX y XIX XX siglo han conservado este estado de ciertas esculturas .
Después de la cocción, da un objeto resistente y (si es arcilla, esmalte o porcelana de alta temperatura) impermeable. Estas notables propiedades están en el origen de su uso muy antiguo para la fabricación de objetos de cerámica, porcelana, etc.
La arcilla hidratada es maleable , se le puede dar forma; después del secado, se solidifica y el resto permanentemente después de un paso en el horno ("horneado"). Estas propiedades lo convierten en un material de elección para la fabricación de objetos cerámicos .
El suelo arcilloso destinado a cocinar se suele llamar "arcilla" o "arcilla". Dependiendo de su destino, se le ha dado varios nombres: arcilla de horno , arcilla de ladrillo , arcilla de pipa , arcilla de alfarero, arcilla de porcelana ( caolín ), etc. En cerámica, la arcilla es una arcilla de composición variable, a menudo hábilmente preparada, que forma una pasta con agua, se moldea fácilmente y se endurece al fuego, a veces simplemente al sol y al viento seco y caliente.
Podemos nombrar la mayor parte de las arcillas grasas y plásticas con los términos " loza común", "arcillas comunes", "arcilla (s) de galleta". Estas arcillas contienen suficiente hierro y otras impurezas minerales para volverse sólidas, cocidas a aproximadamente 950 a 1300 ° C , en una escala de temperatura práctica de baja temperatura ( 950 a 980 ° C ) a alta temperatura ( 1280 a 1300 ° C ) . C ) . En su estado natural son de color gris, verdoso, rojo o marrón por los óxidos que contienen, óxido de hierro, óxido de titanio y otros. Estas arcillas de figulina están coloreadas al fuego.
El color de la arcilla cocida puede variar de blanco o rosa a negro, pasando por todas las tonalidades de amarillo, rojo, marrón, más raramente verde o azul, dependiendo de la calidad particular de cada arcilla (contenido de óxido metálico) y las condiciones de cocción. La mayor parte de la alfarería del mundo se elabora con este tipo de arcilla, además de ladrillos , tejas , pipas y otras producciones similares.
La arcilla común puede ser muy plástica e incluso demasiado plástica y demasiado pegajosa para usarse sola; por otro lado, sucede que prácticamente no es por la presencia de arena u otros escombros rocosos.
El alfarero y el escultor que buscan plástico y cerámica recién molidos, pueden modificar opcionalmente agregando un poco de arena de arcilla no plástica, chamota o fibras de celulosa .
El albañil, en cambio, busca un suelo menos fino que contenga arena y otros desechos no plásticos, que pueda presionar, secar y cocinar, sin temor a deformaciones, grietas o encogimiento excesivo. Hoy en día, los ladrillos y tejas se fabrican industrialmente a partir de una mezcla de arcilla y agua moldeada a presión y cocida a una temperatura suficientemente alta ( 1000 a 1300 ° C ).
Finalmente, se puede practicar una “ mineralurgia ” para eliminar o añadir los elementos indeseables o necesarios sobre las arcillas, con el fin de dotarlas de las características necesarias para su uso más o menos industrial.
Las arcillas refractarias son arcillas que resisten sin vitrificar a las temperaturas más altas, por ejemplo, la fusión de cerámicas. Se utilizan para hacer hornos en metalurgia o hierro y acero, cerámica.
Teniendo en cuenta los tres componentes esenciales de las arcillas: alúmina , sílice y fundentes , cuanto más rica es la arcilla en alúmina, más refractaria es. Por otro lado, la sílice puede jugar un doble papel: aumenta la fusibilidad y aumenta la influencia de los fundentes a alta temperatura; pero también puede elevar el punto de fusión, particularmente si está en estado no combinado.
Las principales arcillas refractarias tienen una constitución muy uniforme (es decir, sus componentes están distribuidos uniformemente); y son muy puros, libres de inclusión de cuarzo u otros materiales mixtos.
Un cierto número de arcillas plásticas, blandas, lisas al tacto, pueden moldearse para fabricar materiales refractarios (alfarería, ladrillos, crisoles, loza, etc. ). Estas arcillas específicas se utilizan en fundición , para realizar una amplia variedad de moldes para hornear.
El caolín presente en abundancia en Saint-Yrieix y utilizado para la porcelana de Limoges o el de la porcelana de Sajonia , es desmenuzable, blanco y se disuelve fácilmente con el agua. Es la arcilla de porcelana de los antiguos, el material básico de la porcelana.
Algunas arcillas que contienen óxidos metálicos tienen un poder colorante y un notable poder cubriente, así como ciertas arcillas que contienen diferentes hidróxidos de hierro que se denominan ocre . Los ocres todavía a veces tiñen las fachadas de las casas.
El uso de arcillas en el arte pictórico es muy variado. Dependiendo de su naturaleza, pueden ser pigmentos, cargas, espesantes o diluyentes, opacificantes o agentes decolorantes, etc.
En pinturas como en los campos de perforación modernos, la adición de cargas minerales como la bentonita permite obtener la reología deseada y también mejora la estabilidad de las suspensiones ( cataforesis ).
La arcilla coloidal es un silicato de alúmina de tamaño de partícula inframicrométrico utilizado como cemento en arcillas para agregar los elementos arenosos. A medida que aumenta el contenido de arcillas coloidales, aumenta la plasticidad.
Arcillas en combinación con calÍntimamente asociados a la cal en finas proporciones, por ejemplo mediante cocción directa con piedra caliza , permiten la fabricación de cal hidráulica y cementos específicos.
Estas son arcillas esmécticas o tierra de batán. Pueden desengrasar las sábanas. La sepiolita se puede utilizar como suelo absorbente para arena para animales, por ejemplo arena para gatos.
La saponita es una arcilla que se utiliza como esteatita , como esteatita. La espuma de mar es una sepiolita que se corta fácilmente para elaborar estatuas o pipas.
Se utilizan diferentes tipos de arcillas (principalmente verde, blanca y roja), en particular por sus propiedades cubrientes y adsorbentes, por sus propiedades terapéuticas (en caso de lesiones, infecciones, aerofagia, etc. ). Este uso es ancestral y continúa en muchas culturas. Vuelve en las prácticas médicas. Las impurezas quedan atrapadas entre las hojas.
En uso externo, luego se usan en cataplasma , a veces con la adición de miel , que uno mismo puede hacer pero que se empieza a encontrar en las farmacias. Algunos cirujanos pueden recetar estas cataplasmas durante la cicatrización difícil. Las arcillas medicinales se utilizan ampliamente para las mascarillas cosméticas.
El uso interno debe realizarse con precaución. Las esmectitas ya se utilizan ampliamente para calmar las membranas mucosas dérmicas o intestinales irritadas. Se encuentran en farmacias en sobres de diosmectita . Entonces es necesario tomar arcillas ultraventiladas para evitar partículas de micas nocivas, pero sobre todo para evitar la ingesta de medicamentos y grasas .
El aluminio contenido en la arcilla no migra a la sangre.
Los complementos alimenticios a base de una arcilla llamada "octalita" y comercializados con las marcas "Terrafor vientre plano" o "Defiligne" fueron prohibidos en Francia en 2016 debido a su contenido excesivamente alto de plomo.
La tierra-arcilla es un término esotérico asociado en particular al uso de la arcilla por sus propiedades terapéuticas.
La arcilla, el primer hormigón en sentido etimológico, se utiliza en la fabricación de ladrillos de barro. También es el material principal en las técnicas de adobe , mazorca , adobe , hormigón arcilloso , adobe , etc.
El papel de tierra es una arcilla que contiene fibra de celulosa, que tiene una alta resistencia en seco. El papel tierra, usado en bruto, es un material de creación y decoración que se adhiere a cualquier superficie porosa y puede recibir pinturas, pigmentos y pátinas. También se puede utilizar cocida; entonces es menos pesada que otras arcillas, más resistente a los choques térmicos, pero más frágil frente a los impactos.
La vermiculita es un excelente aislante térmico.
Las arcillas pueden modelarse como coloides formados por partículas finas (micelas), cada una de las cuales lleva una carga eléctrica del mismo signo suspendida en un medio, siendo el otro coloide en el suelo humus . Estos dos elementos se combinan en particular a través de la acción de las lombrices de tierra para formar el complejo arcilla-humus que es la base del sistema que permite que las raíces de las plantas aprovechen los elementos de crianza del suelo ( cf. doble circuito y savia ascendente).
Clay tiene la propiedad de estar en dos estados reversibles:
En el suelo, el calcio (aportado si es necesario por el encalado ) permitirá flocular la arcilla (entre otros). Este calcio puede provenir de sales de calcio o cal . El calcio Ca 2+ que tiene dos cargas positivas podrá retener dos micelas de arcilla que están cargadas negativamente.
Una vez integrados estos parámetros, también se entiende que las acciones mecánicas en sí mismas no influyen en este fenómeno. Se puede, por ejemplo, permitir que los grumos se congelen sin una acción a largo plazo sobre las micelas de arcilla, desde la primera lluvia el fenómeno se repetirá. Habrá que tomar el problema en su conjunto: una cubierta adecuada (basura) que proteja y nutra el proceso húmico, un trabajo de raíz que descompacta y airea, un aporte de materia orgánica y enmiendas con vocación estructurante.
En cualquier caso, al cultivar sin arar , la fragmentación no es el objetivo principal que se busca, incluso si se evita la base del arado tradicional; esta (fragmentación) es el resultado de la actividad de las raíces, apoyada por todos los intercambios de la rizosfera. También es una de las principales ventajas de utilizar ciertos abonos verdes . También debe tenerse en cuenta que la tasa de humus y el uso de enmiendas apropiadas, además del trabajo de las raíces, pueden ser un remedio adicional para romper un suelo arcilloso compactado. En cualquier caso, cada suelo tiene su propio perfil e historial, y “la” solución debe integrar todos los datos. Si las lombrices de tierra también aportan su contribución a este trabajo de aireación y fragmentación cavando sus galerías, su contribución decisiva radica en la mezcla de compuestos minerales y arcillosos con compuestos húmicos. El compuesto húmico (humus) por su parte es el resultado de un trabajo complejo que se desarrolla a partir de la hojarasca y toda su vida (fauna y flora), asociando también hongos, (en particular para descomponer la celulosa y la lignina), e increíblemente activos y Bacterias insustituibles a nivel de la rizosfera lo que permite la humificación de la materia orgánica y consecuentemente la constitución del complejo arcillo-húmico .
El AHC (complejo arcilla-humus) permite la combinación de dos coloides del suelo y es mucho más estable que la floculación simple, nuevamente gracias a la acción de los enlaces iónicos.
Como todo acolchado sobre suelo vivo, la incorporación de madera rameal fragmentada es útil desde este punto de vista, si se respeta todo el proceso, los materiales leñosos deben efectivamente descomponerse lentamente en la superficie, para relanzar la creación de humus. El factor de tamaño es importante - hablamos de "astillas" - porque si se agregan partículas grandes sin descomponer profundamente en el suelo, no generarán el humus deseado y las micelas de arcilla dispersas continuarán hinchándose, asfixiándose y retrayéndose.
El abono verde puede limitar el fenómeno pero también puede ser necesario un buen drenaje del suelo arcilloso, pasa un trabajo mecánico, por una enmienda de su comportamiento reestructurante regulador de agua, o por la adición de árboles o arbustos de raíces más profundas.
Además, el suelo arcilloso tiene la desventaja de calentarse menos rápidamente en primavera. El aire se calienta más rápido que el agua y el suelo anegado no tiene más aire, por lo que se calienta menos rápido. por lo tanto, cualquier cosa que airee y reestructura este suelo será útil.
La arcilla se ha utilizado para permitir el consumo humano de alimentos silvestres como bellotas blandas o papas silvestres. Si estos alimentos se comen solos causarían problemas digestivos, pero si se comen con arcilla se vuelven comestibles. En los Andes, las papas se remojan en arcilla antes de ser ingeridas. Con esto en mente, la arcilla fue consumida por los nativos americanos, Perú e Italia.
A falta de lixiviación , Los indios Pomos de California ( Estados Unidos ) y los campesinos de Cerdeña ( Italia ) han desarrollado la misma receta: añaden arcilla a la harina de bellota en una proporción del 10 al 15%. Cocinar bellotas mezcladas con arcilla reduce la toxicidad de las bellotas hasta en un 77%.
Los investigadores de la ciencia de los materiales están trabajando en la integración de la arcilla como "los llamados rellenos activos" en los polímeros .
Las plaquetas de arcilla pueden producir refuerzo (deflexión de grietas en polímeros de "impacto", es decir, tener que resistir el impacto). Además, pueden obstaculizar la difusión de gas , y en particular de gases combustibles resultantes de la pirólisis durante un incendio , mejorando así la resistencia al fuego del polímero.
Ciertos caolinitos muy puros blanquean la pulpa; pero este proceso se utiliza cada vez menos, a favor de la adición de carbonato cálcico precipitado (o dióxido de titanio ).
Debido a la calidad y el espesor de la capa de arcilla en Bure , en el borde del Mosa y Haute-Marne, el laboratorio subterráneo de Andra está estudiando la implementación de un centro de almacenamiento profundo para los llamados de alto nivel (HA) y largo -Residuos vividos de nivel medio (IL-LL) a una profundidad aproximada de 500 metros. Es una capa sedimentaria, compacta e impermeable, de color gris, de edad Callovo - Oxfordiana en el Jurásico ; data de alrededor de 160 Ma (hace millones de años).
Las arcillas finas (blancas y verdes, en particular), gracias a su gran número de capas, forman una gran superficie de adsorción desarrollada. Por este motivo se utilizan como complemento alimenticio, o en la composición (alrededor del 5,5%) de la goma de mascar , como producto para aplicar sobre la piel o como agentes limpiadores o adsorbentes. Estas arcillas, especialmente si provienen de sedimentos o canteras contaminadas, pueden contener contaminantes, como plomo o dioxinas, en cantidades muy significativas. Un industrial francés tuvo que abandonar la arcilla verde superfina ultraventilada que utilizaba porque su contenido de plomo (11 a 26 mg / kg según los análisis de autocontrol) excedía sistemáticamente el contenido máximo reglamentario de 3 mg de plomo por kg. para dioxinas (4,4 a 8,7 ng EQT WHO98 / kg de producto al 12% de humedad) . Según Förstner y Wittmann (1979), el plomo es el metal que presenta mayor capacidad de adsorción en las arcillas (en promedio 18 mg / g ), máximo a pH 7 según Eloussaief y Benzina (2010). Los sedimentos marinos arcillosos de grandes profundidades contienen 80 mg / kg y las arcillas utilizadas en la goma de mascar de 11 a 26 ppm . También se han encontrado dioxinas allí (los suelos en Francia contienen 0.02 a 1 pg EQT OMS98 / g (suelo rural seco) y 0.2 a 17 pg EQT OMS98 / g para suelos urbanos secos, y 20 a 60 pg EQT OMS98 / g en suelo seco en un contexto industrial Los ingredientes arcillosos de la goma de mascar contienen de 4,4 a 8,7 ng EQT OMS98 / kg o pg EQT OMS98 / g, es decir, un contenido comparable al del suelo urbano francés.
Según modelos in vitro de digestión humana, del 4 al 68% (según el tipo de suelo) del plomo adsorbido en la arcilla ingerida es bioaccesible (ANSES estima que menos del 10% del plomo en la arcilla verde de un chicle se desorbe en el cuerpo del consumidor). En varias especies de moluscos comestibles analizados por Amiard, esta tasa varió del 19 al 52%. Hay pocos datos sobre la bioaccesibilidad de las dioxinas fijadas en las arcillas, pero hay datos sobre los PCB (en este caso, la desorción durante la digestión es del 30 al 40%.
ANSES recomienda “limitar tanto como sea posible cualquier ingesta adicional e intencional de plomo. En consecuencia, ANSES no puede emitir un dictamen favorable sobre el uso alimentario de dichas arcillas ” .
La arcilla de cerámica fue utilizada por la civilización Summero-Akadian (los sumerios de Mesopotamia ). Se aplanaron pequeñas bolas de arcilla para formar un rectángulo aproximado para que pudieran inscribir escritura cuneiforme. Los sumerios también usaron algún tipo de sello de cilindro. Estos cilindros fueron grabados con huecograbado y cuando se rodaron presionando sobre la arcilla, dejaron una huella en relieve.
Disparar mientras se endurecía estabilizó los letreros y evitó cualquier alteración parcial de la reescritura.
La noción común de arcilla, ahora, paradójicamente, polisémico y complejo, viene de la conquista de la ciencia o popularizado el XIX ° siglo . En los libros de texto de química , como el de Louis Troost , la arcilla pura se presentaba como un típico material blanco, compacto, suave al tacto, más o menos difícil de fundir, con algunas propiedades emblemáticas, como plasticidad , contracción y encogimiento. Dimensional al calor , la codicia de agua de este material después de la calcinación e incluso, además, una composición química media Al 2 0 5 .2 SiO 2 . H 2 O (sic).
De hecho, una arcilla es más o menos plástica porque puede formar, después de humedecer la superficie o mezclada con agua, una masa aglutinante, fácil de amasar, de moldear con precisión, como una verdadera plastilina para niños. Esta masa, al secarse, se contrae y se agrieta. La arcilla calentada sufre una contracción dimensional, tanto más importante si se ha calentado o llevado a una temperatura alta. El gran ceramista Wedgwood utilizó esta propiedad de retracción para la construcción de un pirómetro . La arcilla calcinada absorbe el agua rápidamente, los glicoquímicos dicen que agarra la lengua, es decir que cuando se aplica en la lengua, esta materia seca se apodera de la saliva que la humedece.
Este enfoque esencialista es anterior al auge del reconocimiento de múltiples estructuras atómicas complejas reveladas por el uso de espectros y de imágenes de rayos X, lo que a su vez conduce al progreso necesario en el análisis químico. Es lógico que este enfoque unitario que intenta agrupar los múltiples productos de la descomposición en un medio acuoso de feldespato o de múltiples rocas con una degradación más o menos parcial de la arcilla con los depósitos de caolín o tierra de porcelana , sea obsoleto en la ciencia científica. corriente del mundo. Clay a menudo se olvida o se considera un nombre genérico antiguo, o una palabra simple que todavía se usa en un registro familiar o de jerga.
Este enfoque impreciso que todavía marca la educación primaria y que deriva sobre todo en su base de la observación científica de las artes y oficios específicos de la arcilla durante un largo período no debe olvidarse, sin embargo, porque siempre va acompañado de una variación en las arcillas ordinarias. donde la arcilla pura definida anteriormente se encuentra con proporciones variables de:
Los científicos que observan oficios generalmente explican las propiedades de estas mezclas y justifican los nombres técnicos o tradicionales (arcillas plásticas, arcillas esmécticas, arcillas de figulina, margas o limos) que utilizan los profesionales o artesanos o maestros campesinos, con indicaciones adicionales de pureza. O proporciones, propiedades de materiales aditivos naturales o artificiales. Cuanto más cal u óxidos de hierro contenga una arcilla técnica, mayor será su fusibilidad .
Arcillas plásticasEs las arcillas ordinarias, relativamente puro de acuerdo con criterios químicos de la XIX XX siglo , que, junto con el agua aglutinante pasta. Colocados en calor o calentados, adquieren una dureza sin derretirse ni fluir. Las arcillas de Dreux , Forges-les-Eaux o Montereau se citan a menudo como ejemplo en Francia.
Se utilizan comúnmente en fábricas de cerámica, fábricas de tejas y ladrilleras. Si estas arcillas son refractarias a la cocción, se pueden utilizar para fabricar ladrillos refractarios, crisoles, losas o elementos de paredes de hornos ... Las arcillas refractarias mezcladas con plumbagine dieron pastas refractarias y resistentes para crisoles de horno de acero.
De hecho, ya los historiadores especializados en los oficios y las artes del fuego, en particular en la alfarería y la cerámica, se remontan a prácticas conocidas de mezclas de dos o más materiales arcillosos diferentes de varios focos de arcilla, a veces más distantes entre sí. A 40 km de la antigüedad, mezclas utilizadas solo después de ajustes mediante prueba empírica y observación. Las distintas arcillas fueron objeto de tratamientos a veces complejos, si las arcillas básicas no eran directamente adecuadas:
Este arte que nace del manejo, la observación y la práctica completa y concreta del oficio, desde el modelado (prueba plástica a mano) hasta la salida del horno (prueba de cocción, observación de superficie típica), ha ido evolucionando según las épocas y países. Los artesanos más modestos obviamente anticiparon la resistencia a la cocción y la resistencia de la arcilla cocida al formular sus mezclas de arcilla, especialmente si había una sola cocción para garantizar un aspecto impecable. En loza y en el campo de los soportes de esmalte, las propiedades termomecánicas anticipadas fueron menos exigentes en cuanto a superficies para galletas de cerámica, ya que como su nombre indica, se cuecen dos veces (bis), la segunda vez con un recubrimiento que debe definir. las características de la superficie.
Arcillas esmecticasSe trata de arcillas ordinarias, consideradas entonces más impuras que las arcillas plásticas, que forman con el agua sólo una pasta poco aglutinante. Su fusión es mayor. Se citan como ejemplos las tierras de Issoudun en Indre y Villeneuve en Isère .
Se utilizan tradicionalmente como batanes o tierras desengrasantes.
Arcillas FigulinsEstas arcillas ordinarias, que también forman una pasta con poca adherencia al agua, son extremadamente fundibles. La explicación propuesta es la ya mencionada, la importante presencia de óxidos de hierro y cal. Los parisinos conocían las arcillas de Vanves y Vaugirard .
Se utilizan para adornar el fondo de los lavabos en capas impermeables, para la fabricación de alfarería tosca y terracota ordinaria. Algunas de las mejoras son arcilla de escultor.
MargasEn el sentido antiguo, lógicamente determinado de manera generalmente imprecisa por una multiplicidad de usos campesinos, es una mezcla, a veces naturalmente rocosa, de arcilla y tiza, incluso de suelo arcilloso y piedra caliza quebradiza. Desde tiempos galos, se han utilizado en la agricultura, para enmienda de suelos arcillosos, por ejemplo campos demasiado arenosos o con un complejo arcillo-húmico defectuoso. La operación todavía se llama rango de mareas.
LarguerosEsta terminología campesina o bíblica ha sido revisada por científicos, quienes han observado, en sus grandes probetas de vidrio transparente llenas de agua destilada, los más finos limos, que, una vez removidos, permanecen en suspensión indefinidamente . Los científicos, como los hombres del mar que observan las aguas fangosas de los ríos que se mezclan con aguas saladas, han notado que la adición de sales, por ejemplo calcio o magnesio, tiene un efecto catastrófico de agregación sobre estas partículas. sedimentos. Estas coagulaciones singulares representan los primeros pasos en la química-física de los coloides.
Mucho antes de las religiones monoteístas, las mitologías de ciertos pueblos colocaban el barro o el limo en la base de la vida. Prometeo crea hombres con arcilla de alfarero.
Según las religiones abrahámicas , los antepasados de la humanidad ( Eva y Adán ) fueron creados en arcilla por Dios .
Según la Biblia, es la tierra en polvo:
2: 7 Jehová Dios hizo al hombre del polvo de la tierra; sopló en su nariz aliento de vida, y el hombre se convirtió en un ser viviente.
Según el Corán :
“Ciertamente creamos al hombre a partir de un extracto de arcilla, luego hicimos una gota de esperma en un depósito sólido. Luego hicimos del esperma una adherencia, y de la adherencia hicimos un embrión, luego de ese embrión hicimos huesos y vestimos los huesos con carne. Luego lo convertimos en una creación completamente diferente. "
(Sura 23, Al-Muʾminūn)
“Los indios pomo de California y los nativos de Cerdeña utilizaron métodos similares para hacer pan de bellota (2, 2 1). El Pomo mezcló arcilla con la harina molida de bellotas amargas (principalmente Quercus lobata) en una proporción de 1: 10-1: 20 por volumen. Se añadió agua para hacer una masa y se hornearon panes pequeños suavemente en un horno de tierra durante 12 h. Los panes se hacían sin arcilla a partir de bellotas no amargas o de harina de la que se eliminaba el ácido tánico mediante un proceso de lixiviación. (...) Las recetas utilizadas por los pomo exigían proporciones de arcilla: bellota de 1: 10-1: 20 por volumen (“- 1: 5- 1:10 por peso). (...) Cocinar bellotas con arcilla reduce la toxicidad de las bellotas causada por la precipitación de proteínas hasta en un 77%. "