ESTRUCTURAS FUNDAMENTALES DE LAS ARCILLASLas arcillas se caracterizan por el apilamiento de capas que pueden ser de 2 tipos:Capa tetradrica: Conjunto de tetraedros (SiO4) en disposicin hexagonal con 3 oxgenos compartidos y el cuarto enlace Si-O en la direccin perpendicular al plano de la disposicin, dando lugar a agrupaciones Si4O10-4. En estos tetraedros el Si puede estar parcialmente sustituido por Al, de tal forma que pueden aparecer unidades tales como AlSi3O10-5 Al2Si2O10-6(Figura 1)

Figura 1

Capa Octadrica: Formadas por la coordinacin hexadrica de una serie de cationes (Mg, Al, Fe(II), Fe(III), Li, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn) con oxgenos, grupos OH-, e incluso con F-, ubicados en las capas tetradricas.Launidad estructuralms pequea contiene 4 tetraedros y 3 octaedros. Considerando los octaedros, puede ocurrir que los 3 estn ocupados por un catin (si ste esdivalente) o que slo lo estn 2 de ellos (si el catin estrivalente). De esta forma puede hablarse de2 tipos de capas octadricas: TRIOCTADRICAS:Formadas porcationes divalentesque ocupan todas las posiciones octadricas, como por ejemplo el Mg. DIOCTADRICAS:Formadas porcationes trivalentesque ocupan 2 de cada 3 posiciones octadricas, como por ejemplo el Al.

Las arcillas, al igual que el resto de los filosilicatos, presentan una estructura basada en el apilamiento de planos de iones oxgeno e hidroxilos. Los grupos tetradricos (SiO)44-se unen compartiendo tres de sus cuatro oxgenos con otros vecinos formando capas, de extensin infinita y frmula (Si2O5)2-, que constituyen la unidad fundamental de los filosilicatos. En ellas los tetraedros se distribuyen formando hexgonos. El silicio tetradrico puede estar, en parte, sustituido por Al3+o Fe3+.Estas capas tetradricas se unen a otras octadricas de tipo gibbsita o brucita. En ellas algunos Al3+o Mg2+, pueden estar sustituidos por Fe2+o Fe3+y ms raramente por Li, Cr, Mn, Ni, Cu o Zn. El plano de unin entre ambas capas est formado por los oxgenos de los tetraedros que se encontraban sin compartir con otros tetraedros (oxgenos apicales), y por grupos (OH)-de la capa brucitica o gibsitica, de forma que, en este plano, quede un (OH)-en el centro de cada hexgono formado por 6 oxgenos apicales. El resto de los (OH)-son reemplazados por los oxgenos de los tetraedros (Figura 2).

Figura 2

Una unin similar puede ocurrir en la superficie opuesta de la capa octadrica. As, los filosilicatos pueden estar formados por dos capas: tetradrica ms octadrica y se denominanbilaminares,1:1, oT:O; o bien por tres capas: una octadrica y dos tetradricas, denominndosetrilaminares,2:1oT:O:T. A la unidad formada por la unin de una capa octadrica ms una o dos tetradricas se la denomina lmina.Si todos los huecos octadricos estn ocupados, la lmina se denominatrioctadrica(Mg2+dominante en la capa octadrica). Si solo estn ocupadas dos tercios de las posiciones octadricas y el tercio restante est vacante, se denominadioctadrica(el Al3+es el catin octadrico dominante).En algunos filosilicatos (esmectitas, vermiculitas, micas...) las lminas no son elctricamente neutras debido a las sustituciones de unos cationes por otros de distinta carga. El balance de carga se mantiene por la presencia, en el espacio interlaminar, o espacio existente entre dos lminas consecutivas, de cationes (como por ejemplo en el grupo de las micas), cationes hidratados (como en las vermiculitas y esmectitas) o grupos hidroxilo coordinados octadricamente, similares a las capas octadricas, como sucede en las cloritas. A stas ltimas tambin se las denominaT:O:T:Oo2:1:1. La unidad formada por una lmina ms la interlmina es la unidad estructural. Los cationes interlaminares ms frecuentes son alcalinos (Na y K) o alcalinotrreos (Mg y Ca).Las fuerzas que unen las diferentes unidades estructurales son ms dbiles que las existentes entre los iones de una misma lmina, por ese motivo los filosilicatos tienen una clara direccin de exfoliacin, paralela a las lminas.Tambin pertenecen a este grupo de minerales la sepiolita y la paligorskita, a pesar de presentar diferencias estructurales con el resto de los filosilicatos. Estructuralmente estn formadas por lminas discontinuas de tipo mica. A diferencia del resto de los filosilicatos, que son laminares, stos tienen hbito fibroso (figura 3), ya que la capa basal de oxgenos es continua, pero los oxgenos apicales sufren una inversin peridica cada 8 posiciones octadricas (sepiolita) o cada 5 posiciones (paligorskita). Esta inversin da lugar a la interrupcin de la capa octadrica que es discontinua.

Figura 3

QUIMICA DE LAS ARCILLAS

Un entendimiento riguroso de las arcillas puede ser la herramienta ms valiosa del ingeniero de lodos.La arcilla puede ser aadida intencionalmente, o puede entrar en el lodo como contaminante importante mediante la dispersin de los slidos de perforacin. En cualquier caso, la arcilla se convierte en una parte activa del sistema.Es necesario entender la qumica bsica de las arcillas para controlar correctamente los lodos base agua.La qumica de las arcillas tambin es importante en lo que se refiere a las interacciones entre los lodos base agua y las lutitas que afectan la estabilidad del pozo.Arcilla es un trmino amplio que se usa comnmente para describir los sedimentos, suelos o rocas compuestos de partculas minerales y materia orgnica de granos extremadamente finos. Estas arcillas son frecuentemente blandas y plsticas cuando estn mojadas, pero se vuelven duras cuando estn secas. Esta propiedad fsica de blanda cuando mojada, dura cuando seca se puede relacionar con la presencia de ciertos minerales arcillosos. Arcilla tambin se usa como trmino general para describir las partculas que tienen un dimetro inferior a 2 micrones, las cuales incluyen la mayora de los minerales arcillosos.Los minerales arcillosos son minerales de silicato alumnico de granos finos que tienen microestructuras bien definidas.En la clasificacin mineralgica, los minerales arcillosos estn clasificados como silicatos estratificados porque la estructura dominante se compone de camas formadas por capas de slice y almina. Cada capa consta de una estructura laminar y delgada, llamada capa unitaria. La mayora de los minerales arcillosos tienen una morfologa laminar. Segn las unidades repetidas de la estructura, los minerales arcillosos tambin se pueden clasificar de acuerdo a la relacin de capas de slice a capas de almina, tal como 1:1, 2:1 y 2:2, adems de si estos minerales arcillosos son estratificados o en forma de aguja.En la industria de fluidos de perforacin,ciertos minerales arcillosos tales como la esmectita, uno de los principales componentes de la bentonita, son usados para proporcionar viscosidad, estructura de gel y control de filtrado. Las arcillas de la formacin se incorporan inevitablemente en el sistema de fluido de perforacin durante las operaciones de perforacin y pueden causar varios problemas. Por lo tanto, los minerales arcillosos pueden ser beneficiosos o dainos para el sistema de fluido.El trminobentonita se usa para describir la montmorillonita sdica explotada comercialmente(la cual constituye una forma de esmectita) que se usa como aditivo para el lodo de perforacin. Geolgicamente, la bentonita es una capa de ceniza volcnica alterada.Debido a sus pequeos tamaos de partculas,las arcillas y los minerales arcillosos son analizados con tcnicas especiales tales como la difraccin de rayos X, la absorcin infrarroja y la microscopia electrnica. La Capacidad de Intercambio Catinico, la adsorcin de agua y el rea superficial son algunas de las propiedades de los minerales arcillosos que suelen ser determinadas para lograr una mejor caracterizacin de los minerales arcillosos y minimizar los problemas de perforacin.

http://www.uclm.es/users/higueras/yymm/arcillas.htm#Esfilhttp://edafologia.ugr.es/imaginter/arcillas/arcilla2.htmhttp://greco.fmc.cie.uva.es/mineralogia/contenido/clases_miner8_12.html