I Geologia Colombian a No. 23, Noviembre, 1998Estudio de Suelos con Fines Forenses por Analisis Fisicos, Quimicos,Mineralogicos y Granulometrlcos,

MARIA INES BALLESTEROSOuitmce M.Sc. Departamento de Ouimice. Universidad Nacional de Colombia, Bogota, Colombia.CARLOS MARTIN MOLINAGe6logo. Gtupo de Ouimc. Instituto Nacional de Medicina Legal y Ciencias Forenses.Boqote, Colombia.JAIRO MORENO BETANCOURTGe6logo. Departamento del Medio Ambiente. Seccional Girardot. Universidad de Cundinamarca. Girardot, Colombia.

BALLESTEROS, M.I.; MOLINA, C.M. & MORENO-BETANCOURT, JAIRO (1998): Estudio de Suelos con Fines Forensespor Anaiisls Ffsicos, Quimicos, Mineral6gicos y Granulometricos.- GEOLOGIA COLOMBIANA, 23, pgs. 107-105,5 Figs.,2 Tablas, Santate de Bogota.

Resumen: Para el estudio y validaci6n de metodos analiticos de sue los con fines forenses se utilizaronsuelos de dos zonas geograficas de taxonomia diferente, pertenecientes a las regiones de Funza yZabrinsky localizadas en los alrededores de la Saban a de Bogota. Se realizaron observaciones alestereomicroscopio y determinaciones de color, pH, fraccionamiento por tamizaje, analists rnecanico delsuelo, gradiente de densidad, difracci6n de rayos X y Microscopfa Electr6nica de Barrido (SEM).De los rnetodos aplicados se concluy6 que todos permitieron diferenciar las muestras de suelo de las dosregiones, con excepci6n del pH, dado que se encontraron valores de pH similares. Se recomienda quelos rnetodos aqui estudiados se analicen en conjunto para que tengan eficacia en el campo forense; a suvez para efectos practices yen laboratorio, se sugieren los siguientes yen su orden: color, pH, densidady mineralogfa.

Palabras Claves : Geologia forense, Ana/isis forense de suelos.

Abstract: Soils from two different taxonomic geographical areas from Funza and Zabrinsky in the bordersof the Bogota Sabana were used to study and validate forensic analytical methods. The following analysiswere used in this study: preliminary observation and test, color, pH, sieving, mechanical analysis, densitygradient, X-ray diffraction and Scanning Electronic Microscopy (SEM).It was found that all these analysis but pH which yielded similar results for most of them were able todifferenciate samples from both areas. It is recommended that the methods here described be analyzedas a set so they yield good results in the forensic field. It is also suggested they be applied in the followingorder: color, pH, density and mineralogic analysis

Key Words: Forensic geology, Forensic soil analysis.

INTRODUCCION

La geologia forense es requerida en el campoinvestigativo para buscar junto con la qulmica, biologia yotras disciplinas elementos que S8 constituyan como prue-bas cientfficas para ayudar a la justicia. Con esto se pre-tende ir descartando la parte subjetiva para entrar en unaetapa objetiva que permita colocar a disposlcton del siste-ma judicial herramientas de competencia geologica.

Vale la pena resaltar que el aspecto forense de la geo-logfa esta ampliamente difundido en paises desarrolladoscomo Alemania, Inglaterra, Canada y Estados Unidos yque en Colombia aun no se explorado; por eso se preten-de establecer los primeros pasos en el desarrollo de este

tema de vital importancia en el ambito de la justicia nacio-nal, mostrando la necesidad de actuar interdiscipli-nariamente

La ausencia en los laboratorios de nuestro pais de me-todos para comparar suelos con fines forenses, permiteque se emprenda esta experirnentacion para implantar unmodele analitico que determine si dos muestras de sueloson 0 no similares. Por tal motivo se desarrollo el siquien-te trabajo que tiene como objetivo experimentar y validarmetod as de analisis de suelos tales como: color, pH, den-sidad, fracci6n por tamizaje, analisls mecanico.mineralogfa, ditraccion de rayos X y Microscopia Electro-nica de Barrido (SEM).

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Ballesteros et al.: Estudio de Suelos con Fines Forenses.

MATERIALES Y METODOS (1986) (MURRAY& TEDROW1992) se tomaron muestras desuelo par triplicado por cada metro cuadrado (1rn-), hastauna protundidad de 5 ern, las que posteriormente fueronhbmogenizadas. En total se tomaron 10 muestras: 5 delsitio de Funza (Ietra A) y 5 de Zabrinsky (Ietra B) y susrespectivas distancias las cuales variaron de cero (0) aveinticinco metros (25) de la siguiente forma: 0-1 m.; 3-4m.; 6-7 m.; 12-13 my 24-25 m.

Suelos

Se recolectaron muestras de suelo pertenecientes ala zona de Funza que sequn mapa de suelos dellnstitutoGeoqratico Agustin Codazzi (CARRERAetal. 1980) pertene-ce a la Asociaci6n Tibaitata - Zipaouira - Corzo y de laZona de Zabrinsky ubicada en la Asociaci6n Bojaca

Analisis de LaboratorioMuestreo

-Observaciones y ensayos preliminares: Se hizo unaSequn los lineamientos dados por MUKOYAMAet al. descripci6n del aspecto general del suelo con el

< .0FS= 8KMEM1 : F UN2A A

5.150 keUC i-, S? c:; .-~ '. t-. -.1'- 95 cts/MEM2

X-RAY:Li "Ie:Real;

o100 s150 s

10 KeUPreset:33% 1 GO 5Dead

R erna i n i ng:'

SI

Ca

K ~C T Ta ..a IFe F

o 1.~ FUNZA A (0 - 1) .!\.. ZABRINSKY B (0 - 1)

Fig. 1. Espectrogramas de las Muestras de Suelos A (0-1) Y B (0-1) obtenidos parMicroscopia Electr6nica de Barrido.

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estereomicroscopio incluyendo la presencia de veoetacion,redondez y esfericidad de las partlculas del suelo con baseen las escalas visuales de Powers y Krumbein (MUKOYAMAet a/. 1986) (METRODADEPOLICEDEPARTAMENT1988).

-Color: Se determino por cornparacion con la tablaMunsell tanto a la muestra total del suelo seco como a latracclon arcilla utilizando la jeringa Luer Lok (DUDLEY1975)(JANSSENet a/.1993) (MUNSELL1994).

-pH: Se rnidio a muestras de 200 mg en relacion suelo:agua (1 :2,5) utilizando solucion indicadora universal conrango de pH 4 a 10 con vanacion de 0,05 unidades (DUDLEY

Geologia Colombian a No. 23, Noviembre, 1998

1976). Igualmente se realizaron lecturas de pH por rneto-do potenciornetrico, tarnbien en relacion suelo-agua 1:2,5(Morr etet. 1990).

-Gradiente de densidad: Se prepare una serie de so-luciones patron de densidades comprendidas entre 1,494Y 2,890 g/ml por mezcla de bromoformo y bromobenceno.En tubos de vidrio con diametros de 10 mm se deposita-ron ocho soluciones de diferente densidad en capas de 4ml cada una. Se introdujo en cada tubo 50 mg de suelopas ado por tamiz de 125 mm y se hicieron observacionesde la ubicacion de las particulas de suelo en cada una delas capas durante 8 horas (GoIN1947) (METRODADEPOLICE

X-RAY:Li ve:Rea.l:

o100 S164-5

10 keVPr-eset:

39/~100 s Remain jog:

Dea.dOs

T TFe F

eCa150

109 cts/MEM2,., 0'" .FS= 8K~1EM1 : FUNZR R

(' h-'

~ FUNZA A (3 - 4) .6. ZABRINSKY B (3 - 4)Fig. 2. Espectrogramas de las Muestras de Suelos A (3-4) Y B (3-4) obtenidos por

Microscopia Electronica de Barrido.

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Ballesteros et al.: Estudio de Suelos con Fines Forenses.

DEPARTMENT1988).

-Analisis Mecanico del suelo: Se determinaron losporcentajes en peso de arena, limo y arcilla presentes enel suelo can base en la Ley de Stokes. Se disperse 1,00 9de suelo utilizando mezcla de hexarnetatostato de sodio ycarbonato de sodio. A diferentes tiempos se tomaronalfcuotas de 20 ml cada una. EI residua s61ido resultantedespues de evaporar la soluci6n se pes6 y se tom6 comobase para calcular las fracciones respectivas (METRODADEPOLICEDEPARTMENT1988)(MOTTAet al. 1990).

-Mineralogia: EI suelo previa mente pasado par tamiz

de 200 mm se lav6 can soluci6n diluida de detergente Ii-bre de acido. Mediante el microscopio petroqratico y enuna placa can las partlculas del suelo previamente trata-das, inmersas en balsarno de Canada se identificaron ycuantificaron los diferentes minerales presentes en lamuestra.

-Difracci6n de Rayos X: La muestra de suelo pulveri-zada se coloc6 en un disco portamuestra para el analisismineral6gico y los resultados se observaron y analizaroncan base en los difractogramas.

-Microscopia Electr6nica de Barrido (SEM): En una

X-RAY:Li v:=Rea. 1 :

o1005161 5

10 keUPrE:set:

3'8%

Ca

K~ C T Ta .a I i

1005Dead

Remaining: Os

Fe F

e

< . I)FS= 8KMEM1 : FUr~ZA A

1 SO ke0ch 10Y- cts

/r'1EM2... FUNZA A (6 - 7) ,.1\ ZABRINSKY B (6 - 7)

Fig. 3. Espectrogramas de las Muestras de Suelos A (6-7) Y B (6-7) obtenidos parMicroscopia Electr6nica de Barrido.

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pastilla de suelo de 10 mm de diametro y 1 a 2 mm deespesor se analiz61a composici6n qulmica elemental (Fe,Ca, Mg, Si, Ti, K, AI) mediante espectrogramas cualita-tivos (DUQUE 1993).

RESULTADOS Y DISCUSION

-Color: Se encontr6 que los colores fueron similarestanto para la fracci6n arcilla (metoda de la jeringa LuerLok) como para toda la muestra de suelo. Fue posible di-ferenciar por color las muestras de suelo de la regi6n deZabrinsky de las de Funza. En las primeras hubo predomi-

X-RAY:Live:Rea 1:

I)10051595

10 keUPr-eset:37%

Geologia Colombiana No. 23, Noviembre, 1998

nio del color 10 YR 8/3 mientras que en las segundas fue7,5 YR 3/2.

-pH: Esta metoooloqla permiti6 mostrar reproducibilidaden los resultados y sus lecturas fueron comparables a lasdeterminadas potenctometncamente. Con el uso de la so-luci6n indicadora universal de pH 4 a 10 las muestras deFunza estuvieron en un intervalo de pH de 5 a 6 mientrasque en las de Zabrinsky rue de 4 a 6.

-Gradiente de densidad: Ei metoda present6 buenasensibilidad permitiendo distinguir el suelo de las 2 regio-

100 s Remit i n i ng:Dea.d

Os

T TCa

Fe F

e

< .0FS= 8KMEM1:FUN2A A 12 13

5.150 keUch 525= 137 cts

/MEr12A. FUNZAA (12 - 13) f\ ZABRINSKYB (12 - 13)

Fig. 4. Espectrogramas de las Muestras de Suelos A (12-13) Y B (12-13) obtenidos parMicroscopia Electronica de Barrido.

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Ballesteros et a/.: Estudio de Suelos con Fines Forenses.

nes, encontrandose diferencia en la localizaci6n de las par-tlculas en cada una de las capas de distinta densidad. Asfes que el suelo de Funza se separ6 en la solucion de den-sidad de 2,0 g/ml, mientras que el de Zabrinsky estuvoentre 2,5 y 2,6 g/mL

-Anillisis Mecanico: los resultados del anahsis me-cameo aparecen en la Tabla 1 los cuales fueron bastantereproducibles y permitieron diferenciar el suelo de las dosregiones. Se observe homogeneidad en los suelos deFunza con valores entre 36,99 y 38,06% de arena, 1,94 y2,22% de limo y 59,97 Y 60,61% de arcilla, mientras queen los de Zabrinsky hubo heterogeneidad ya que a medi-da que se aleia del punto B 0-1 se presenta un incrementoen la traccion arena de 28,96 a 38,34% y un descenso dela fracci6n limo de 2,37 a 0,93%, al igual que de la fracci6narcilla de 68,68 a 60,73%.

-Mineralogia: Por los resultados de la determinacionmineral6gica que se observan en la Tabla 2 fue posiblediferenciar los suelos de las dos zonas, ya que se encon-tro variabilidad en los constituyentes minerales como oxi-dos de hierro, carbon y materia orqaruca, los que estuvie-ron presentes sola mente en los suelos de Funza, mien-tras que en los de Zabrinsky se encontro caolinita la queno estuvo presente en los de Funza. En los suelos de Za-

TABLA 1Porcentajes del tamaiio de particula en el suelo,

determinados por anal isis mecanlco

Suelo Arena Limo Arcilla

A % % %

0-1 m 37,40 2,22 60,44

3-4 m 36,99 2,50 60,51

6-7 m 37,49 2,34 60,17

12-13 m 38,06 1,97 59,97

24-25 m 37,45 1,94 60,61

B

0-1 m 28,96 2,37 68,68

3-4 m 30,70 2,28 67,02

6-7 m 32,57 1,96 65,43

12-13 m 37,74 1,26 61,00

24,25 m 38,34 0,93 60,73

A = FunzaB = Zabrinsky

Los resultados son el promedio de dos determinaciones.

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brinsky hubo diferencia porcentual en el contenido mine-rai del cuarzo 1-58% y de la caolinita entre 5 y 51% mien-tras que en los de Funza los intervalos porcentuales fue-ron mas hornoqeneos como en el caso del cuarzo lechosoque estuvo entre 11 y 15%.

-Difracci6n de rayos X: Con los difractogramas obte-nidos (Departamento de Ffsica - Universidad Nacional deColombia), se pudo identificar minerales de hierro, cuarzoy feldespatos en suelos de Funza. En los de Zabrinsky sedetermin6 la presencia de cuarzo y caolinita. Aunque losanalisis se realizaron solamente en forma cualitativa, per-mitieron corrobar los resultados mineral6gicos encontra-dos con el microscopio petrogratico y con elestereomicroscopio.

-Microscopia Electr6nica de Barrido (SEM): Por estametodologfa se realize un anausis cualitativo, de ahi queno se determino la formula qulrnica que identificara losminerales de las arcillas presentes en cada una de lasmuestras de suelo; sin embargo, se pudo hallar la mayor 0menor presencia de cada uno de los siguientes elemen-tos Ca, Na, Mg, AL, Si, K, Ti, Fe y Au, en una proporcionigualo mayor a 1%. La presencia de Au se debe at reves-timiento previo de la muestra en el proceso de prepara-cion para el analisis.

Se tomaron en total cinco espectrogramas para cadazona (Figs. 1, 2, 3, 4, 5), en los que se observ6 menoscantidad de Si y mas de AI y Fe en suelos de Zabrinskyrespecto a los de Funza. Estos ultirnos fueron los unicosen los que se encontro Ca, Mg, K YTi. AI analizar el con-junto de los espectrogramas se destaca el comportamien-to de dos elementos qulrrucos: el calcio y el aluminio. EIprimero estuvo presente en todos los suelos de Funza,mas no en los de Zabrinsky EI segundo, aunque estuvopresente en ambas zonas, siempre se encontr6 en mayorcantidad en los suelos de Zabrinsky.

CONCLUSION

Todos los metodos sirvieron para diferenciar las mues-tras de suelo de las zonas de Funza y Zabrinsky, con ex-cepcion del pH, dado que huoo poca diferencia en los va-lores obtenidos, razon par la cual no se debe tomar comopararnetro independiente. Sin embargo, teniendo en cuentala facilidad de su irnplernentacion para la apllcacion se pro-pone realizar en primera instancia y en su orden los rneto-dos de determinacion de color a toda la muestra, pH, ana-lisis mecanico, mineralogfa y gradiente de densidad. Sesugiere que para fines farenses los analisis aplicados aqufno sean tenidos en cuenta aisladamente sino en conjuntopara que la comparacion de los suelos sea mas valida.

Geologia Colombiana No. 23, Noviembre, 1998

TABLA 2Identificaci6n de Minerales

Composici6n mineral6gica de los suelos de Funza (%)Estereomicroscopio

Suelo Q.lechoso Q. cristalino Magnetita Hematita C-MO FeldespatosA 0-1 15 26 17 16 15 11A3-4 12 32 19 15 14 8A 6-7 11 33 22 10 13 11A 12-13 5 30 30 20 7 8A 24-25 14 28 15 19 15 9

Microscopio Petrognifico

Suelo Feldespato-K Cuarzo Opacos

A 0-1 14 44 42A 3-4 10 50 40A 6-7 10 39 51

A 12-13 12 36 52A 24-25 13 46 41

Composici6n mineral6gica de los suelos de Zabrinsky (%)

Estereomicroscopio

Suelo Caolinita Q cristalino Plagioclasa

B 0-1 14 5 81B3-4 48 3 49B 6-7 44 2 54

B 12-13 9 28 63B 24-25 4 52 4

Microscopio Petroqrafico

Suelo Caolinita Cuarzo Plagioclasa

B 0-1 17 7 76B3-4 51 1 48B 6-7 45 2 53

B 12-13 10 25 65B 24-25 5 58 37

Q= Cuarzo CoMO = Carb6n Materia Organica K = F. potaslco

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Ballesteros et a/.: Estudio de Sue los con Fines Forenses.

AGRADECIMIENTOS DUQUE, H. (1993): Curso practice sobre el uso y aplicaciones dela Microscopia Electronica de Barrido.- Ingeominas y Univer-sidad Nacional de Colombia, Santate de Bogota, p. 1-48.Los auto res agradecen al Instituto Nacional de Medicina Le-

gal y Ciencias Forenses y a la Universidad Nacional de Colombiapor el apoyo prestado para la reahzacion de este trabajo. GOIN, L.J. & KIRK, P.L. (1947): Aplication of microchemical

techniques identity of soil samples. - American Journal of PoliceScience, Vol. 38, p. 257 - 281.REFERENCIAS CITADAS

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X-RAY:Live:Rea 1:

I)100 S167$

10 keVPreset:

4r'/. J ..100 socad Remit i n i n9 : Os

Ca

FT

< .0FS= 8KMEM1:FUNZA A 2Lf

5. 150 k el)ch 525= 127 ct s

/i1Err!2

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~ FUNZAA (24 -25) ~ ZABRINSKY B (24 - 25)-Fig. 5. Espectrogramas de las Muestras de Suelos A (24-25) Y B (24-25) obtenidos par

Microscopia Electr6nica de Barrido.

MOTTA, B.; RODRIGUEZ, C.; fIIONTENEGRO, H.; MARULANDA,J.; CORREA, A. & BENDECK, M. (1990): Metodos Analiticosde Laboratorios de Suelos.- Subdirecci6n Agrol6gica. Institu-to Geografico Agustin Codazzi, Bogota, p. 495 -509.

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Manuscrito recibido, Julio de 1998

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