GEOQUIMICA DE BAJAS TEMPERATURAS

Autor: CUBILLAS GONZÁLEZ PABLO.
Año: 2004.
Universidad: OVIEDO.
Centro de lectura: FACULTAD DE GEOLOGÍA.
Centro de realización: FACULTAD DE GEOLOGÍA.

Resumen: El estudio del transporte de especies químicas en medios porosos naturales es de vital importancia para una gran cantidad de disciplinas geológicas, adquiriendo un interés especial el conocimiento de los mecanismos que gobiernan la interacción entre los sólidos y las fases acuosas. Dichas interacciones se traducen en procesos de precipitación y de incorporación de superficie que modifican la composición de la fase acuosa y en consecuencia afectan al transporte efectivo en el medio. Este hecho, influye de manera determinante en la aplicación de modelos de transporte a numerosos problemas geológicos, como el depósito de minerales de mena, fenómenos de diagénesis o la migración de residuos tóxicos y nucleares. Los carbonatos son uno de los grupos minerales más ampliamente distribuidos en la corteza terrestre, estando presentes en un gran porcentaje de rocas sedimentarias, sedimentos marinos, etc. Los carbonatos, además se encuentran presentes durante todo, o buena parte del recorrido de las aguas naturales a través de la superficie terrestre, con lo que el estudio de las interacciones carbonato disolución acuosa es de vital importancia. La presente tesis doctoral presenta los resultados de un estudio exhaustivo del proceso de interacción de disoluciones acuosas ricas en cadmio con carbonatos de calcio de diferente composición mineralógica (aragonito y calcita) y distinto origen (biogénico y abiogenico). El cadmio no es un elemento abundante en la corteza terrestre en condiciones naturales, sin embargo, su concentración en el aire, el agua y los suelos se ha incrementado debido a multitud de actividades antropogénicas como la minería, fabricación de plásticos, baterías uso en fertilización, etc. Con el fin de estudiar el proceso de interacción desde diversos puntos de vista y para comprender mejor los subprocesos a través de los que tiene lugar el proceso de interacción se utilizaron diferentes técnicas experimentales e instrumentales. Algunas de las técnicas utilizadas fueron: 1,- Microscopía de Fuerza Atómica con la que se puede monitorizar el proceso de interacción en tiempo real. 2,- Experimentos macroscópicos de sorción en reactores cerrados para determinar la capacidad de "atrapamiento" de cadmio de las diferentes muestras evaluadas. 3,- Experimentos en gel de silice, realizados con el fin de obtener fases secundarias de mayor calidad para estudiarlas utilizando técnicas analíticas como la difracción de rayos -X, microscopía electrónica de barrido, etc. 4,- Experimentos en reactores cerrados, realizados con el objetivo de medir la velocidad de disolución del carbonato de calcio, la velocidad de precipitación del carbonato de cadmio, así como el efecto de la formación de precipitados en la velocidad de disolución del carbonato de calcio. Los resultados obtenidos indican que el proceso de interacción entre el cadmio y los diferentes carbonatos utilizados se traduce en un proceso de precipitación de superficie, siendo la fase precipitada una solución sólida CaxCd1-xCO3 con estructura de tipo calcita. Sin embargo, dependiendo del grado de similitud entre las estructuras cristalográficas del sustrato carbonatado y la solución sólida de neoformación el proceso de precipitación tiene lugar a través de procesos diferentes. En el caso de la calcita, al ser ambas estructuras muy similares, la precipitación de la solución sólida tiene lugar a través de un proceso de crecimiento epitaxial, resultando en la formación de una capa con un espesor de unos pocos armstromgs. En el caso de los experimentos realizados con aragonito las estructuras son diferentes por lo que la precipitación tiene lugar a través de nucleación tridimensional aleatoria, en este caso y cuando la concentración inicial de cadmio es lo suficientemente grande, los cristales originales son recubiertos por una capa de solució 8 n sólida 3f4 de un espesor de hasta 10 um. Esta diferencia en el proceso de precipitación tiene importantes consecuencias en la capacidad de sorción e las diferentes muestra utilizadas, siendo la cantidad de cadmio precipitada en los experimentos realizados con aragonito y carbonato abiogénico tres ordenes de magnitud mayor que en el ca so de los experimentos realizados con calcita.

Autor: Jiménez Espejo Francisco J..
Año: 2006.
Universidad: GRANADA.
Centro de lectura: Facultad de Ciencias. Universidad de Granada.
Centro de realización: Facultad de Ciencias.

Resumen: Esta Tesis incluye un estudio multidisciplinar mediante el cual se han reconstruido las condiciones paleoclimáticas y paleoceanográficas así como la evolución de las distintas respuestas climáticas en el Mediterráneo Occidental durante el último ciclo glacial. Además de ello, también se analiza el impacto que la variabilidad climática ha tenido en la evolución cultural humana en el Sur de la Península Ibérica. Se estudian las cuencas más occidentales del Mediterráneo, la cuenca Algero-Balear y la del mar de Alborán, ambas regiones clave para el entendimiento de las interconexiones Atlántico-Mediterráneo. Se han seleccionado distintos testigos de sedimentos marinos que se han analizado a muy alta resolución utilizando indicadores mineralógicos y geoquímicos para la reconstrucción de la variabilidad climática. En la cuenca Algero-Balear se han analizado sedimentos del sondeo 975 del "Ocean Drilling Program" y se han utilizado diversos indicadores del régimen sedimentario (elementos detríticos y composición mineralógica), productividad (contenido en Ba y materia orgánica), condiciones paleoceanográficas en la columna de agua (isótopos estables) y de oxigenación (relaciones de elementos traza). Los resultados obtenidos ponen de manifiesto fluctuaciones en la concentración de elementos y fases de origen detrítico como consecuencia de oscilaciones en la humedad y aridez. En cuanto a la productividad, se demuestra que fue mayor durante periodos fríos, eventos Heinrich y "Younger Dryas". Por el contrario, el intervalo de tiempo correspondiente al depósito del sapropel más reciente en el Este del Mediterráneo no corresponde a ningún incremento en la productividad. En esta cuenca si se registra un importante evento de reoxidación a los 7.7 miles de años como consecuencia del cambio en la circulación que en este momento tiene lugar. Este evento también condujo a la removilización de diversos elementos traza, así como a la oxidación de la materia orgánica. La comparación del registro estudiado en esta cuenca con los de otras cuencas mediterráneas sugiere la existencia de marcadas diferencias en las respuestas climáticas a lo largo del Mediterráneo. En la cuenca del Mar de Alborán se ha analizado un transecto Este-Oeste para la reconstrucción paleoceanográfica de esta cuenca. Dicha reconstrucción se basa igualmente en perfiles de isótopos estables, temperaturas de aguas superficiales y composición química de los sedimentos. Los testigos se han recuperado a distintas profundidades para el estudio de los patrones de circulación y de las condiciones de oxigenación. Los distintos indicadores utilizados ponen de manifiesto oscilaciones importantes en la productividad, ventilación del fondo y aporte detrítico a la cuenca. Las temperaturas de aguas superficiales señalan las principales oscilaciones climáticas de este periodo. La comparación de los perfiles obtenidos en la cuenca del mar de Alborán y la Algero-Balear indica que existen importantes gradientes a lo largo del Mediterráneo Occidental. En la cuenca del mar de Alborán la productividad fue siempre más elevada y aquí el aporte fluvial jugó un papel importante en dicha productividad en periodos húmedos como el "Bolling-Allerod" y el comienzo del Holoceno, así como al comienzo del "Younger Dryas". Los indicadores de oxigenación ponen de manifiesto cambios muy significativos en la circulación y oxigenación a lo largo del intervalo estudiado. Señalan, además, que las aguas procedentes del Este del Mediterráneo también han sido un motor importante en la corriente de salida del Mediterráneo. Este hecho unido a la influencia atlántica ha dado lugar a gradientes Norte-Sur en esta cuenca. De hecho en las regiones del Sur de Alborán se reconocen eventos acaecidos en el Este del Mediterráneo como el depósito del sapropel más reciente. En general, hasta los 7.9-9.2 miles de años las condiciones de ventilación en esta cuenca fueron más reducidas y a partir de este periodo aumentó la ventilación y se establecieron los 8 patrones 6fb actuales de circulación. Finalmente, los registros paleoclimáticos del Oeste del Mediterráneo también se utilizan para conocer el impacto que la variabilidad climática ha tenido en la evolución cultural humana en el Sur de la Península Ibérica. En el caso de la cuenca Algero-Balear, las variaciones del contenido en Ba y por tanto en productividad se han usado como indicador de estabilidad climática, definiéndose distintos eventos climáticos de acuerdo a su coeficiente de variación. Igualmente se han usado indicadores del régimen sedimentario para reconstruir las condiciones en el periodo de remplazamiento de poblaciones en el Sur de Iberia. Así, se demuestra que condiciones de oxigenación reducida, un alto aporte fluvial y valores bajos del coeficiente de variación del contenido en Ba se relacionan con las condiciones más favorables para las poblaciones de Neandertales. Ello demuestra que dichas poblaciones pudieron sobrevivir en el Sur de Iberia hasta los 28.000-30.000 años y que su extinción estuvo fuertemente condicionada por cambios medio ambientales.