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Boro en carbonesTRANSCRIPT
BORO
De entre los elementos traza en carbón, el boro merece un estudio
especial, a causa de su comportamiento geoquímico en rocas sedimentarias. Las
siguientes líneas se dedican a la presentación de una antología sobre ese tema.
Goldschmidt y Peters (1932) llevaron a cabo el primer estudio
sistemático de boro en rocas sedimentarias. Ellos observaron una amplia
variación en la concentración del elemento en sedimentos y que existe una
relación entre la cantidad de boro y el tipo de sedimento: los sedimentos
argiláceos marinos contienen relativamente más boro que los no marinos.
Landergren (1945) demostró que la mayor parte del boro en sedimentos se
concentra en la fracción de arcillas. Previamente, Dieulfait (1877, citado por
Goldschmidt, 1954) hizo la observación de que el agua de mar contiene
cantidades notables de boro. Las observaciones de éstos y otros autores permiten
sugerir que existe una relación sistemática entre la salinidad, la concetración de
boro en el agua de mar, y la concentración de boro en los sedimentos marinos.
Lerman (1965) demostró mediante experimentos en el laboratorio, que
las arcillas captan boro a partir de soluciones artificiales de agua de mar, a
temperatura ambiente. Más importante aún es el hecho de que la captación de
boro por las arcillas es proporcional a la concentración del elemento en
solución. Degens et al. (1957) observaron que la ilita presenta una capacidad
mayor que otras arcillas (por ejemplo montmorillonita) para captar el boro.
Frederickson y Reynolds (1960) y Walker y Price (1963) confirmaron los
resultados de Degens et al.
M. Martínez, 1995 REVISIÓN : Boro
Otros investigadores demostraron que arcillas diferentes de la ilita
también pueden captar cantidades importantes de boro. Así, Tourtelot et al.
(1961, citado en Couch, 1971) encontraron concentraciones considerables de
boro en montmorillonitas marinas de las lutitas Pierre (Francia); Levinson y
Ludwick (1966, citado en Couch, 1971) mostraron que el boro presente en
arcillas caolinitícas está relacionado con paleosalinidad. En general, todas las
arcillas extraen boro de soluciones, pero con diferentes eficiencias (Harder,
1961, citado en Couch, 1971).
Durante la década de los 60 se comenzó a aplicar el conocimiento de la
relación boro-sedimentos en la determinación de paleosalinidad en secuencias
antiguas. Algunos autores se mostraron escépticos al uso indiscriminado del boro,
considerando que otras variables podrían estar gobernando su concentración en
los sedimentos, como la influencia de la roca fuente, o la presencia de materia
orgánica. Hoy en día se ha demostrado fehacientemente que el boro es asimilado
por los sedimentos argiláceos, y que la proporción en la que es asimilado depende
de la concentración de boro en el agua; por otra parte, la concentración de boro
en aguas naturales es directamente proporcional a su salinidad. Por consiguiente,
el boro es un excelente indicador de salinidad del sedimento o de la roca.
Couch (1971) estableció el grado de paleosalinidad en algunas
secuencias sedimentarias del delta del Niger (Nigeria). Para ello utilizó los
valores de concentración de boro, tanto en el sedimento total como en la ilita;
posteriormente estableció las cartas faunales de las secuencias y determinó su
paleobatimetría. En la figura 5 se muestran los resultados obtenidos. Como
puede apreciarse, existe una correlación positiva entre las variaciones de
M. Martínez, 1995 REVISIÓN : Boro
paleosalinidad según los valores de boro y los derivados de interpretaciones
faunales. Esta correspondencia constituye un poderoso aval para utilizar esta
especie como parámetro geoquímico para la determinación de paleosalinidad en
rocas sedimentarias, potenciándose como particularmente útil en secuencias
bioestratigráficamente estériles o en situaciones en las que no se dispone del
análisis bioestratigráfico.
En 1973, Bohor y Gluskoter hicieron uso del boro como herramienta
para determinar paleosalinidad en carbones de Illinois (EEUU). Tales autores
encontraron que no existe correlación entre el tenor de boro y la concentración de
ilita en los carbones analizados (r2 = -0.37),lo que indica que los valores de
boro encontrados en los carbones no están controlados por la presencia de esta
arcilla. Por otra parte, los valores de paleosalinidad calculados a partir de las
concentraciones de boro concuerdan bastante bien con el modelo de llanura
deltáica propuesto a partir de los levantamientos estratigráficos de la Formación
Carbondale (contentiva de los carbones estudiados).
Una limitación importante para el uso del boro como índice de
paleosalinidad es su dificultad de análisis. Este elemento no puede analizarse por
los métodos instrumentales convencionales. Las técnicas comúnmente
empleadas para su determinación son: fotocolorimetría, fluorimetría,
espectrografía de emisión, ICP, y activación de neutrones. Cada técnica tiene sus
ventajas y limitaciones.
M. Martínez, 1995 REVISIÓN : Boro
La espectrografía de emisión es una de las técnicas más utilizadas por su
rapidez, cantidad de muestra necesaria, bajos límites de detección y ausencia de
tratamiento previo en la muestra. Sin embargo, su precisión es baja, y el error
asociado a la medida puede alcanzar hasta 15-20% (Dale, 1979). Las técnicas
por espectrometría de activación de neutrones y el ICP se limitan a laboratorios
que los dispongan.
Por consiguiente, la técnica más accesible y relativamente más económica
para determinar boro es la fotocolorimetría. Existen varios acomplejantes
M. Martínez, 1995 REVISIÓN : Boro
orgánicos del boro: tartrazina, quinalizarina, curcumina, ácido carmínico, azul de
metileno, púrpura de waxolina, 1,1'-diantrimida, y en general los derivados de la
dihidroxiantraquinona. Todos estos componentes aprovechan la particularidad de
quelatar al boro mediante grupos fenólicos por lo general, dando como resultado
desplazamientos importantes hacia el visible de absorciones propias del grupo
cromóforo en la molécula acomplejada.
Los métodos fotocolorimétricos tienen algunas ventajas: detectan
concentraciones tan bajas como 100 ppb de B, y no existen interferencias
importantes. Sin embargo, requieren llevar la muestra a solución, y en el caso
particular del carbón, se requiere modificar las técnicas de ataque usuales,
evitando el ácido fluorhídrico, que promueve la formación de BF3, volátil, o
tomando precauciones especiales, debido a la alta concentración de materia
orgánica, que impide el uso del HClO4, sumamente explosivo en estas
condiciones.
Indudablemente que los elementos minoritarios como el azufre, y los
traza como los mencionados, aportan información sobre ambientes de
acumulación, condiciones fisicoquímicas en la turba, entre otros parámetros. Sin
embargo, estos elementos no son de utilidad para establecer madurez del carbón.
Existen otros indicadores más adecuados para ello, y se obtienen a partir de la
geoquímica orgánica y de la petrografía orgánica y sus métodos, que serán
indicados a continuación.