Concluding Remarks

6.2.1. Cristalización de Sales en Tubos Capilares.

La precipitación mineral se llevó a cabo en tubos capilares de cristal, cuyo diámetro es 50 µm. Su transparencia y tamaño, mis mo orden de magnitud que los poros, hace a los tubos capilares idóneos para la determinación del tipo de nucleación de los diferentes minerales. Este seguimiento se realizó con la lupa binocular. Esta metodología fue la utilizada por Rodr íguez Navarro et al., (1996) y Rodríguez Navarro y Doehne (1999) para estudiar la distancia de los minerales a la interfase aire- salmuera.

La concentración de la disolución de sulfato sódico es 2m. Con esta concentración la mirabilita está saturada a 25 ºC (Ωm = 0 kJ/mol), la thenardita está

subsaturada (Ωth = -3.58 kJ/mol), y la actividad del agua es 0.93. Por otro lado la

concentración de la disolución de NaCl es 6.08m. Con esta concentración la disolución esta saturada en halita a 25 ºC (Ωh = 0 kJ/mol) y la actividad del agua es 0.79. Estos

cálculos han sido realizados con el modelo de Pitzer usando el código geoquímico PHRQPITZ ( Plummer et al., 1988).

6.2.2. Cristalización de Sales en Rocas Porosas.

En este estudio se han escogido tres rocas porosas por las diferencias de su sistema poroso. La roca BC-2 se caracteriza por tener un valor de radio medio de poro pequeño; BC-4 presenta un valor inter medio de radio medio; y BR-8 tiene un valor mayor de tamaño medio grande ( Capítulo 4).

La concentración de la solución de sulfato sódico es 1.15m (14 % w/w), mientras que para el cloruro sódico es 3.26m (16 % w/w). Estas concentraciones se utilizan comúnmente en ensayos de cristalización de sales y ambas disoluciones están subsaturadas a 25 ºC.

Al igual que en el experimento de evaporación (Capítulo 5), las probetas utilizadas en este apartado tienen forma rectangular y poseen unas dimensiones de 2.5×2.5×4 cm. Éstas se lavan con agua desionizada y se secan en la estufa a 60 ºC hasta que su masa es constante (48 horas).

Influencia del Sistema Poroso en la Secuencia de Precipitación Salina Para llevar a cabo el ensayo las probetas se saturan de salmuera por la acción capilar. El procedimiento de saturación por capilaridad se expone detalladamente en el apartado 3.3.1. Debido a que el comportamiento capilar de estas rocas es conocido, 48 h es tiempo suficiente para que la probeta se sature.

Las muestras se introducen en el interior de la cámara climática donde se programan las condiciones ambientales de temperatura y humedad relativa. La elección de las condiciones de temperatura y humedad relativa se debe a que la precipitación de mirabilita y thenardita dependen de la temperatura y la humedad relativa (apartado 4.2.1). Sin embargo, a pesar de que el sistema NaCl-H2O estas

condiciones no son determinantes en la precipitación de la halita, se han utilizado las mismas condiciones para que los resultados puedan ser comparados entre sí.

Así, para inducir la precipitación mineral por evaporación se fija una HR del 40 % y se disminuye la temperatura a 10 ºC para que aumente la saturación (en el caso particular de la mirabilita). Por lo tanto, el mecanis mo de saturación de estas salmueras es la evaporación y la dis minución de la temperatura. La duración de la etapa es de 48 horas, en la cual se produce la precipitación del mineral y, como consecuencia, las rocas se deterioran por la presión de cristalización de los minerales que se desarrollan.

La distribución espacial de los minerales en el interior de rocas fue descrita e interpretada usando el microscopio electrónico de barrido (SEM) JEOL JSM-840 equipado con EDS (apartado 3.1.2). Además se estudió la apariencia visual de la roca antes y después de la cristalización de las sales.

6.2.3. Identificación de Minerales en el Sistema Poroso.

La identificación de los diferentes minerales se llevó a cabo mediante el estudio del por el hábito cristalino que presentan con SEM. Además cada mineral fue analizada por

EDS. Sin embargo, para trabajar con JEOL JSM-840 se requiere que la muestra esté

completamente seca. Este secado va a producir la deshidratación parcial o total de la mirabilita modificando su hábito cristalino. Además, debido a que el EDS analiza los elementos de las fases, la identificación de la mirabilita y la thenardita en el sistema poroso no se puede deter minar con esta técnica.

Por lo tanto, para corroborar los datos obtenidos con SEM se han realizado dos experimentos paralelos que ayudan a identificar los minerales que crecen el sistema

Capítulo 6

poroso durante la secuencia de precipitación: difracción de rayos X (DRX) y microscopio electrónico de barrido ambiental (ESEM). Debido al tamaño reducido de las cámaras de irradiación en ambos equipos se ha utilizado una muestra cilíndrica, de 0.8 cm de diámetro y 4 c m de altura. Las muestras se lavan con agua desionizada y se secan durante 48 horas. Para llevar a cabo este estudio las probetas se saturan de la disolución 2m Na2SO4 por la acción capilar, con el mis mo procedimiento que el

utilizado en los ensayos de capilaridad (apartado 3.3.1) y en el apartado anterior. Las rocas se dejan evaporar lentamente a temperatura y humedad relativa de laboratorio (20 ± 3 ºC y 40 ± 5 %), produciéndose de esta forma la precipitación mineral en el interior de la roca porosa.

Se extrae una sección transversal de la parte central de la muestra. Para ello se realiza un corte en seco con unas tenazas evitando la hidratación o disolución de los minerales presentes. Posterior mente, se introduce en la cámara de DRX (apartado 3.5.2), donde se mantiene a una temperatura constante de 17 ºC. Con estas condiciones la fase más estable es la mirabilita. El intervalo del ángulo de difracción escogido comprende de 12º a 35º. Éste es el intervalo mínimo en el que se puede identificar la mirabilita y la thenardita (apartado 4.2.1). De esta forma, para la optimización del rango de barrido se aumenta su número, y por lo tanto, se puede estudiar la evolución de los diferentes minerales con el tiempo y a diferentes condiciones de temperatura y humedad relativa. Cada barrido dura 15 minutos y se recogen 13 difractogramas. Transcurridas 2h 30min de experimento (11º difractograma) se aumenta la temperatura a 25 ºC recogiéndose 2 barridos. Aunque la humedad relativa no ha sido medida en el interior de la cámara, el aumento de la temperatura va acompañado de la dis minución de la humedad relativa. En estas condiciones la fase más estable es la thenardita. Finalizados estos barridos se disminuye la temperatura para evaluar la reversibilidad del proceso recogiéndose 2 barridos. Este experimento se repitió tres veces dando resultados muy reproducibles.

Para identificar la mirabilita-thenardita con ESEM (apartado 3.5.1), se extrae una sección transversal de la parte central de la muestra y se introduce en el ESEM. La cámara se mantiene a 10 ºC de temperatura y a una humedad relativa alta evitando la deshidratación de la mirabilita que se haya formado en el seno de la roca. Bajo estas condiciones se estudian los diferentes hábitos cristalinos de los diferentes minerales. Posterior mente, se aumenta la temperatura de la cámara hasta 20.8 ºC y se dis minuye la humedad relativa. En este punto se estima el proceso de deshidratación y aparición

Influencia del Sistema Poroso en la Secuencia de Precipitación Salina de otros hábitos cristalinos. Por último, se vuelve a las condiciones iniciales de temperatura y humedad relativa y se evalúa la reversibilidad del proceso.