Génesis
La formación de un horizonte argíllico se origina como resultado de la actuación del proceso de eluviación - iluviación, el cual puede ser explicado de la siguiente manera:
Cuando se produce la llegada de las precipitaciones atmosféricas sobre la superficie del suelo. |
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las lluvias se infiltran a través del horizonte superficial. |
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Las arcillas de estas capas se movilizan al dispersarse y pasan a suspensión. |
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Estas suspensiones migran, por la acción de la gravedad, a través de los macroporos, hasta los horizontes profundos, los cuales se encuentran secos. |
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Los microporos, por su mayos poder de succión, absorben el agua desde los macroporos. |
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Las arcillas de la suspensión (por su tamaño de partícula) no pueden pasar a través de las paredes de los macroporos y se concentran sobre ellas y al ir cediendo agua progresivamente se va formando una fina capa que recubre las paredes. |
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Finalmente al desecarse completamente las arcillas quedan aplastadas sobre las paredes y debido a su hábito laminar quedan fuertemente orientadas entre sí, formando una lamina paralela. |
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En el siguiente periodo de humedad el proceso se repite y como consecuencia la película aumenta de espesor. Estas películas se llaman revestimientos o cútanes por su distribución y de iluviación por su origen (clay coating, en inglés). |
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De manera similar, cuando las suspensiones mojan a los agregados del suelo, dejan finas películas de arcilla sobre su superficie. |
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Eluviación / iluviación
En la translocación de sustancias se distinguen dos procesos: uno inicial, de movilización y pérdida de materiales, que se desarrolla en los horizontes superficiales y que se denomina eluviación, y un segundo proceso que representa la deposición e inmovilización, con ganancia de sustancias en los horizontes subsuperficiales que se llama iluviación; siendo siempre el agua el medio de transporte.
De lo anteriormente expuesto de desprende que en este proceso se diferencian tres etapas: primero dispersión, luego transporte y finalmente acumulación.
Primera etapa: movilización de la arcilla
Parecen estar admitido que para que se produzca una importante movilización de la arcilla, previamente se tiene que producir su dispersión. La dispersión se produce como resultado de las mutuas repulsiones que experimentan las partículas de arcilla como consecuencia de la existencia de cargas eléctricas, fundamentalmente negativas, localizadas en sus superficies y actuando el agua como medio de soporte. Los principales factores que afectan a la dispersión (y que afectarán por tanto a la movilización) son: tipo de mineral de la arcilla en suspensión, tamaño de las partículas, pH, tipos de cationes presentes (tanto adsorbidos en las arcillas como los de la solución del suelo). concentración de electrólitos en la solución del suelo, y contenido en materia orgánica.
Segunda etapa: transporte
Puesto que las observaciones muestran una idéntica o muy similar mineralogía para las arcillas de los horizontes eluvial e iluvial, debemos suponer que las arcillas se transportan como partículas sólidas en suspensión, sin que sufran transformaciones importantes durante esta etapa. Los factores que intervienen en esta fase son: cantidad de agua y porosidad del suelo.
Tercera etapa: acumulación
La acumulación se puede producir bien por una detención de la infiltración de la suspensión, o bien a través de una floculación. Sus causas son debidas a mecanismos de tipo físico (paralización del frente de agua de gravedad a una determinada profundidad, debido a que se reduce a un mínimo la macroporosidad), biológico (por biodegradación de las sustancias orgánicas que complejan a la arcilla) y fisicoquímico (aumento de la concentración de los electrólitos, por cambio del pH, o por niveles de enriquecimiento en compuestos de hierro y aluminio que flocularían a las arcillas).
Iluviación y factores formadores
De la propia génesis de este proceso se deduce que para que tenga lugar es absolutamente imprescindible que el suelo pase por unas fases húmedas lo suficientemente intensas como para que haya un exceso de agua de gravedad que se infiltre a través del suelo, ya que de no ser así, no se produciría el arrastre de la arcilla. Además usualmente es necesario que el suelo pase por períodos de sequedad, lo suficientemente largos e intensos para que se produzca la total desecación de los macroporos de los horizontes inferiores del suelo. Es por esto por lo que en los climas continuamente húmedos este proceso no (o apenas) se desarrolla, ya que las suspensiones de arcilla que se infiltran a través del suelo no son sometidas a intensas succiones por parte de los microporos, al encontrarse estos permanentemente húmedos. Por ello la arcilla no queda retenida en cantidades apreciables (a no ser que se produzca su floculación por causas fisicoquímicas) y es así eliminada al subsuelo. Es decir, que en estos casos el proceso normal es de eluviación de arcilla, pero no de iluviación. Además de los requerimientos climáticos, este proceso necesita de otras condiciones para desarrollarse. Así la roca tiene que proporcionar suficiente contenido en arcilla, el suelo ha de ser lo suficientemente poroso como para permitir la libre circulación de las suspensiones, y dado que este es un proceso que se desarrolla muy lentamente, las superficies que soporten a suelos con intensa iluviación han de ser geomorfológicamente estables y suficientemente antiguas.
Propiedades de las Acumulaciones iluviales
Las acumulaciones de arcilla iluvial se caracterizan por presentar unas características propias, tanto en lo referente a sus propiedades ópticas como en el modo de distribución en el suelo.
Propiedades ópticas
Las partículas de arcilla, por su propio tamaño quedan fuera del poder resolutivo del microscopio óptico. Por ello en micromorfología no se estudian individualmente sino que se describen sus agrupamientos.
Con sólo el polarizador. Aunque por sí mismas son incoloras, las masas arcillosas se presentan, con sólo el polarizador, generalmente de colores amarillentos, debido al Fe+++ que incorporan. Cuando el contenido en Fe es muy alto sus colores son rojizos y solamente en suelos hidromorfos (sin incorporar Fe+++, o saturadas con Fe++) se presentan con colores grisáceos.
 Con polarizador y analizador cruzados las masas arcillosas no deberían mostrar anisotropía, apareciendo de colores negros o gris oscuro, pues aunque se trata de cristales anisótropos, debido a su pequeño tamaño, la birrefringencia que producen es mínima. Por otra parte, como el espesor de una preparación microscópica es de unas 30 micras, la luz a atravesar una masa arcillosa pasará a través de muchas partículas y al estar estas orientadas al azar los desfases introducidos por cada cristalito se irán compensado, anulándose finalmente los efectos ópticos.
 Debido a su hábito laminar, las partículas de arcilla tienden a orientarse paralelamente entre sí. El resultado es que en un dominio de arcilla orientada los fenómenos ópticos de cada partícula individual se suman a los de las partículas vecinas, comportándose el dominio como si se tratara de un único cristal, mostrando propiedades ópticas distintivas: color de interferencia, fenómenos de extinción, etc.
El grado de orientación de las partículas arcillosas se refleja en el grado de extinción que presentan las acumulaciones.
buena orientación
 
 
mala orientación
 
 
Su color de interferencia es de color amarillo, de fuerte brillo, generalmente solapado por su color natural, así las acumulaciones muy ricas en Fe+++ presentan colores de interferencia rojos. En contadas ocasiones los colores de interferencia pueden subir hasta el verde de 2º orden, esto puede ocurrir en las acumulaciones muy desarrolladas, muy envejecidas.
Localización
Como las acumulaciones de arcilla iluvial se producen por la inmovilización de suspensiones, estas se presentan en los suelos con carácter local, relacionadas con los grandes poros, aunque en los horizontes dinámicos pueden pasar a incorporarse a la masa del suelo. En general, las encontraremos formando películas, más o menos gruesas (fina,media,gruesa), revistiendo las paredes de los poros (POL,ANA) y recubriendo los agregados y granos minerales o rellenando completamente los huecos.
Clasificación de las acumulaciones iluviales
Las acumulaciones de arcilla iluvial se clasifican a nivel microscópico teniendo en cuenta distintos aspectos.
Según sus rasgos morfológicos:
Revestimientos. Se trata de películas, más o menos gruesas, que recubren las paredes de los poros o las superficies de los agregados y de los granos minerales.
  
Estas películas se han llamado, clay skins y en la terminología de Brewer (1964) cutanes y arcilanes.
Cuasirrevestimientos. Son películas relacionadas con los poros pero depositadas a una determinada distancia.
 
Rellenos. Son huecos completamente (o casi) rellenados de arcilla iluvial. Se establecen dos tipos según que rellenen o no completamente el poro.
 
Fragmentos. Son restos de acumulaciones de arcilla iluvial, deformados por los procesos edáficos. Se trata de fragmentos mas o menos deformados que en zonas presentan la fuerte orientación característica de la arcilla iluvial, sus bordes frecuentemente son netos y se encuentran incorporados en la masa del suelo, sin relación aparente con los poros.
 
Se corresponden con las papulas según Brewer (1964).
Según el tamaño de las partículas arcillosas
Según que las acumulaciones estén constituidas por arcilla pura o esta este acompañada de partículas de tamaño limo se pueden distinguir dos tipos principales:
 Arcilla limpia.
Arcilla impura o sucia.
Según su contextura interna
No laminadas. Las masas homogéneas son las acumulaciones de arcilla iluvial más frecuentes.
 
Microlaminadas. Muy frecuentemente las acumulaciones de arcilla iluvial muestran una fina laminación, con capas alternantes de arcilla de diferentes coloraciones.
  
Compuestas. Capas compuestas por varios tipos de materiales (con capas de limos, o con capas de diferente mineralogía, por ejemplo con carbonatos).
Tipos de iluviación
En la iluviación de arcilla se distinguen dos tipos que corresponden a dos fases con condiciones diferentes.
 Iluviación primaria o normal
La primera fase es llamada iluviación primaria (que puede ser considerada como la iluviación normal), se presenta típicamente en suelos desarrollados sobre material original sedimentario no consolidado, con buenas condiciones de drenaje, en medios débilmente humíferos, neutros o débilmente ácidos y biológicamente activos. En estas condiciones, si las características climáticas son las adecuadas, las partículas de arcilla se unen al hierro formando complejos estables que pueden migrar conjuntamente a capas más profundas. Esta fase de iluviación se caracteriza micromorfológicamente, por la existencia de ferriarcilanes de colores rojizos o amarillentos (según que contengan mucho o poco hierro, respectivamente); colores que también aparecen con los nicoles cruzados. Muestran fuertes orientaciones y son homogéneos, observándose solamente microlaminaciones debidas a variaciones en el contenido en hierro que nos delimitan claramente las sucesivas fases de acumulación.
  
El desarrollo de esta iluviación conduce a la formación de suelos ilimerizados (luvisoles, acrisoles,...) no hidromórficos.
Iluviación secundaria o hidromórfica
La otra fase iluvial, que se puede formar directamente o como consecuencia de esta primera, se denomina secundaria o hidromórfica. Durante la fase anterior, el suelo presentaba una buena estructura, en bloques muy finos y estables pero al desarrollarse la iluviación de arcilla hasta alcanzar el máximo desarrollo, es tanta la arcilla acumulada en los poros que éstos quedan completamente rellenos; la porosidad decrece drásticamente, la estructura comienza a degradarse y van apareciendo propiedades hidromórficas. El medio se va acidificando progresivamente y disminuye la actividad biológica, con lo que los compuestos orgánicos solubles son más estables. Se provoca una cierta reducción, y por tanto, parte del hierro férrico se transforma en ferroso, que como ya es soluble se separa de la arcilla. Ahora la arcilla se compleja con la materia orgánica, formando complejos muy estables que pueden migrar, a pesar de la acidez del medio, a zonas mucho más profundas que en la fase anterior. Esta fase se caracteriza por la presencia de arcilanes de color blanco o gris verdoso, que son más heterogéneos y presentan bastante limo y materia orgánica, que dificultan la orientación de las partículas de arcilla.
 
Este proceso conduce a la formación de suelos ilimerizados hidromorfos. Las condiciones para que se desarrolle la iluviación hidromórfica son: escasa porosidad (mal drenaje, impermeabilidad), estructura degradada, medio ácido, biológicamente poco activo y condiciones anaeróbicas.
Pedoturbación
Es el proceso por el cual se produce la destrucción de las acumulaciones de arcilla iluvial. Las acumulaciones de arcilla iluvial no permanece imperturbables en el suelo sino que son muchos las causas que las modifican.
Por causas mecánicas
En los suelos arcillosos los cambios de humedad provocan hinchamientos y contracciones que deforman intensamente a las acumulaciones iluviales.
En otras ocasiones es la neoformación de compuestos edáficos, como es el caso de la precipitación de los carbonatos, la que produce la fragmentación y desorganización de los revestimientos arcillosos.
 
 
Por actividad biótica
La actividad biótica es también una causa de perturbación.
Por actividad del hielo / deshielo
Finalmente la crioclástia puede afectar, en climas fríos, a la conservación de las acumulaciones iluviales.
Reconocimiento del proceso iluvial
La iluviación es un proceso complejo que no es fácil de estudiar y frecuentemente presenta dificultades para su reconocimiento. Dado que es un proceso ampliamente representado en los suelos (especialmente en los de climas con periodos muy secos y períodos muy húmedos alternantes) ha sido muy estudiado y existe un amplio abanico de técnicas para su caracterización.
Técnicas de campo
La translocación de las partículas de arcilla de un punto a otro, produce importantes efectos en el suelo, que podemos considerar a nivel macroscópico y microscópico. Su manifestación macromorfológica más significativa es la producción de un fuerte cambio textural en el perfil. El arrastre de las partículas de arcilla de los horizontes superficiales y su acumulación de una determinada profundidad, origina cambios visibles de coloración, textura. estructura y consistencia. Así un perfil en el que la iluviación de arcilla ha sido muy intensa muestra una secuencia típica de horizontes A, E y Bt. El horizonte eluvial E se presenta decolorado a veces de color blanco neto de textura arenosa y estructuras poco desarrolladas, con escasas grietas, de tipo particular o masiva, a veces laminar. Por el contrario, el horizonte iluvial, presenta coloración parda o roja. de altos cromas, su textura es arcillosa y presenta un fuerte desarrollo de la estructura, con amplias y numerosas grietas, de tipo en bloques angulares gruesos o prismática. Pero desgraciadamente, muy frecuentemente el perfil de un suelo iluvial no es tan demostrativo y es muy normal que el suelo carezca de horizonte E, bien porque no haya sido la iluviación de arcilla lo suficientemente intensa como para diferenciar al horizonte E del horizonte A, o porque al ser un horizonte superficial y de estructura poco desarrollada tiene gran tendencia a erosionarse o muy, frecuentemente, debido simplemente a su mez cla con los horizontes adyacentes por la acción del arado.
En todos estos casos es imprescindible observar detenidamente como esta localizada la arcilla en el horizonte B y buscar con una lupa la posible presencia de películas de arcilla en las paredes de los poros y en la superficie de los agregados.
La existencia de estos cutanes pueden demostrar por si misma el desarrollo del proceso iluvial, siempre que tengan el suficiente espesor para poner de manifiesto rasgos morfológicos propios, como sería una diferente coloración al resto de la matriz edáfica o presentar su superficie satinada con los granos de arena recubiertos por la película de arcilla. En ocasiones es posible observar la presencia de laminaciones internas o la existencia de un borde nítido que los diferencie claramente del resto del material edáfico circundante. También su localización sobre la superficie de los agregados o recubriendo las paredes de los macroporos son rasgos de gran valor diagnóstico para poder diferenciarlos de sus grandes enemigos en el campo como son los cutanes de presión.
Análisis granulométrico
El análisis granulométrico detallado de la fracción arcilla se basa en el hecho de que cuanto más pequeño sea el tamaño de la arcilla, más facilidad presentará para movilizarse. Por ello, la razón arcilla fina a arcilla total puede ser utilizada como criterio diagnóstico, ya que es de esperar que esta razón alcance valores más altos en los horizontes Bt que en los horizontes eluviales.
De cualquier forma, este método no es determinante por sí mismo dado que, como ya hemos indicado anteriormente, en las condiciones edáficas los minerales de neoformación tienden a cristalizar bajo tamaños de granos muy pequeños.
Micromorfología
La micromorfología representa la mejor técnica para el reconocimiento y estudio del proceso de iluviación de arcilla.
Identificación de rasgos iluviales
En general, no siempre resulta fácil juzgar si un determinado dominio de arcilla orientada es iluvial o no, pero quizás sea el microscopio la herramienta principal en la identificación de la transformación de arcilla. Las características por las cuales se reconoce el origen iluvial de la arcilla en lámina delgada son: continuidad óptica, fuerte orientación preferida, intenso color de interferencia, existencia de laminaciones, contraste textural con la matriz adyacente, límite abrupto con el material circundante (tanto en nicoles paralelos como cruzados), color natural propio, y localizados recubriendo las paredes de los macroporos o las superficies de los agregados.
Dependiendo de como se manifiesten estos rasgos y como contraste la acumulación de arcilla iluvial del resto del horizonte su reconocimiento puede resultar desde obvio a muy problemático.
Confusiones de la Arcilla iluvial con la Arcilla de otros orígenes
En ocasiones las acumulaciones de arcilla iluvial se confunden con otras masas arcillosas de muy distintos orígenes. En general, cuando la arcilla iluvial presenta sus microrrasgos bien desarrollados es fácilmente reconocible.
Arcilla orientada por presión
El problema más común de confusión de la arcilla iluvial son los revestimientos de arcilla orientada por presión, originados por los procesos de contracción e hinchamiento debidos a los cambios de humedad del suelo.
En general estos revestimientos presentan menor orientación, no presentan microlaminaciones y carecen de bordes nítidos.
Arcilla de alteración
No representan un caso muy frecuente de confusión. Pueden confundirse en algunas ocasiones con las acumulaciones fragmentadas (papulas). Este problema parece limitarse a unos pocos de suelos en los que existe suficiente cantidad de grandes partículas de mica (fundamentalmente es la biotita la que por transformación da unidades seudomorfas de arcilla orientada).
 
Arcilla heredada
La arcilla orientada puede ser heredada directamente como fragmentos de rocas.
Preferentemente, se trata de materiales sedimentarios arcillosos, fuertemente orientados o procedentes de otros suelos previamente existentes.
 
Los principales tipos de materiales originales en los que puede presentarse este fenómeno son arcillas, arcillitas, lutitas, margas, pizarras y esquistos, y también pueden estar presentes en suelos desarrollados sobre depósitos aluviales y coluviales.
Arcilla de neoformación
En un principio se pensó que los revestimientos de arcilla eran debidos a la neoformación. Hoy día solo puede ser causa de problemas en algunos suelos en los que se forman recristalizaciones, especialmente de goethita, rodeando poros y agregados, mostrando una aparente orientación y birrefringencia similares a las de la arcilla iluvial (incluso pueden presentar laminaciones). No obstante, se pueden diferenciar, a pesar de la similitud, porque la arcilla iluvial se dispone paralela a las paredes de los poros, mientras que en las neoformaciones la arcilla neoformada lo hace de una manera perpendicular.
Micromorfología de Horizontes Argíllicos
La expresión micromorfológica de un horizonte argíllico depende en gran medida de la textura del suelo, ya que ésta determina no sólo el tamaño de las partículas que pueden ser transportadas, sino que también influye en el tamaño de los poros a través de los cuales las partículas iluviadas se mueven; pero también influye de manera decisiva en la estabilidad de los depósitos iluviales formados . Tres casos generales podemos distinguir: suelos con textura arenosa, franca y arcillosa.
Horizontes argíllicos arenosos
En suelos arenosos, la porosidad está constituida principalmente por huecos de empaquetamiento simple, más o menos continuos, a través de los cuales pueden pasar partículas con un amplio margen de tamaños. En los horizontes argíllicos de tales suelos, los granos minerales están recubiertos y más o menos puenteados por arcilla iluvial. En muchos horizontes argíllicos con textura arenosa existe una gradación entre una microestructura formada por granos con revestimientos careciendo de puentes, hasta suelos con ambos revestimientos y puentes. En la mayor parte de los casos, estos revestimientos presentan un intenso color de interferencia, aunque si hay mezcla con partículas de diferente tamaño. De cualquier forma, las acumulaciones iluviales de estos suelos presentan siempre un borde neto muy distintivo con respecto a la matriz arenosa del horizonte, por lo que resulta muy fácil poner de manifiesto el origen iluvial de estos depósitos.
 
Además, como estos horizontes son muy poco dinámicos para los cambios de humedad estacionales, los cutanes son muy estables. En definitiva, los horizontes argíllicos arenosos se caracterizan por mostrar unos rasgos iluviales muy distintivos y muy permanentes, bastante uniformemente distribuidos y en los cuales es muy fácil reconocer el origen iluvial.
Horizontes argíllicos francos
En los suelos de textura franca la arcilla translocada se identifica por encontrarse recubriendo la superficie de los agregados y las paredes de los macroporos. Cuando no existen agregados la arcilla translocada se sitúa al final de canales y grietas. La diferencia con los suelos de textura arenosa es pues muy patente. En estos suelos de textura media, el contraste en la distribución del tamaño de partícula entre la envuelta arcillosa iluvial y la matriz menos arcillosa adyacente es muy neto y esto junto a la fuerte birrefringencia de las películas iluviales las hace fácilmente identificables. Todos los clásicos rasgos de las películas de arcilla (fuerte orientación, fuerte contraste textural, limites abruptos y laminaciones) aparecen en estos cutanes de arcilla que se presentan en los suelos con texturas medias. Estos depósitos iluviales raramente se encuentran uniformemente distribuidos por todo el horizonte.
 
Debido a que muchos horizontes argíllicos en suelos con texturas medias están sometidos a una gran actividad biológica y otras formas de pedoturbación, la disrupción de los arcilanes es un rasgo muy común. Esta degradación de los cutanes de arcilla los hace difíciles de identificar en campo, pero son claramente reconocibles en lámina delgada por mostrar todavía restos de su fuerte orientación inicial y a causa de su textura muy fina. Ocasionalmente, pueden confundirse con separaciones de plasma asociadas con contracciones y dilataciones si existe una contextura séptica fuertemente desarrollada, pero la presencia de laminaciones, limites abruptos y fuertes orientaciones, pueden ser rasgos marcadores del proceso iluvial.
Horizontes argíllicos arcillosos
En los suelos con texturas arcillosas los arcilanes iluviales son en general difíciles de identificar, tanto en el campo como al microscopio. Podemos estar razonablemente seguros de que la translocación ha tenido lugar, pero la mayoría de las películas iluviales son difíciles de reconocer, debido principalmente a las siguientes causas:
1 ) Porque al ser la matriz arcillosa no es posible de detectar el contraste textural entre ésta y la arcilla iluvial.
2) Porque debido a su propia textura estos horizontes son muy propensos a sufrir fuertes dilataciones y contracciones. Este comportamiento dinámico hace que los arcilanes iluviales tengan una existencia muy corta, al sufrir fuertes fragmentaciones acompañadas de desorganizaciones internas de sus partículas constituyentes y ser rápidamente desplazados dentro de la matriz edáfica. De este modo, o se desintegran destruyéndose totalmente o si permanecen resultan muy difíciles de distinguir debido sobre todo a que los suelos arcillosos muestran contexturas birrefringentes fuertemente sépicas, con orientaciones plásmicas muy desarrolladas, que presentan rasgos muy similares a los de la arcilla iluvial. Además, los slickensides a lo largo de grietas pueden dar la impresión de cutanes iluviales de arcilla rodeando poros.
 
Estas razones justifican que la identificación de arcilla translocada en suelos arcillosos será difícil e incluso, en ocasiones, imposible. En estos casos se deben estudiar los horizontes más profundos. A más profundidad, las películas de arcilla tienden a ser más estables y permanecen sobre las caras de los agregados debido a que el dinamismo estructural del horizonte es más bajo. |
