ANÁLISIS MINERALÓGICO
Y MULTIELEMENTAL DE LA CENIZA
VOLCÁNICA, PRODUCTO DE LA ERUPCIÓN
DEL COTOPAXI EN 2015, POR DIFRACCIÓN
DE RAYOS X (XRD) Y ESPECTROMETRÍA DE
MASAS CON PLASMA ACOPLADO
INDUCTIVAMENTE (ICP-MS) Y SUS POSIBLES
APLICACIONES E IMPACTOS
MINERALOGICAL AND MULTI-ELEMENTAL ANALYSIS
OF THE VOLCANIC ASH, PRODUCT OF THE COTOPAXI ERUPTION
ON 2015 BY X-RAY DIFFRACTION (XRD) AND INDUCTIVELY
COUPLED PLASMA MASS SPECTROMETRY (ICP-MS)
AND ITS POSSIBLE APPLICATIONS AND IMPACTS
Esteban Sánchez,
1
Fátima Mejía,
2
Gabriel Vizcaíno
3
e Isabel Cipriani-Ávila
1
Recibido: 25 septiembre 2017 / Aceptado: 28 noviembre 2017
Palabras claves: ceniza volcánica, efectos, ICP-MS, volcán Cotopaxi, XRD.
Keywords: Cotopaxi volcano, effects, ICP-MS, volcanic ash, XRD
1 Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Escuela de
Ciencias Químicas, Quito, Ecuador (esanchez8000@gmail.com; isabel_cipriani@yahoo.com).
2 Laboratorio Gruentec Cia. Ltda., Quito, Ecuador (fatimamejia88@hotmail.es).
3 PROINSTRA S.A., Quito, Ecuador (gabrielvizcaino@proinstra.com).
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9-23, 2018
RESUMEN
Este estudio tuvo como objetivo principal el análisis mineralógico y multiele-
mental de la ceniza volcánica producto de la erupción del volcán Cotopaxi en
agosto de 2015; con el fin de determinar posibles aplicaciones e impactos. Las
técnicas de difracción de rayos X (XRD) y espectrometría de masas con plasma
acoplado inductivamente (ICP-MS) fueron usadas para el análisis de las muestras.
El análisis por ICP-MS demostró concentraciones importantes de aluminio, azu-
fre, hierro, calcio, magnesio, titanio, metales alcalinos y alcalinotérreos, elemen-
tos característicos de una composición andesítica. Mediante el análisis por XRD
se determinó que los minerales mayoritarios presentes en la fase cristalina son
plagioclasas, ortoclasas y óxidos de silicio (cristobalina), y entre los minoritarios
fueron encontrados: óxidos de hierro (magnetita, hematita y maghemita), yeso,
dolomita y mayenita. El estudio bibliográfico de las diferentes aplicaciones tanto
de los elementos y minerales encontrados en la ceniza, permite recomendar el
uso de este material como agregado en materiales y construcción gracias a su
composición mineralógica, y evitar su uso como fertilizante sin un análisis previo
del pH del suelo, ya que podría resultar potencialmente tóxico.
ABSTRACT
This study had as main goal the mineralogical and multielemental analysis of the
volcanic ash product of the eruption of the Cotopaxi volcano in August of 2015;
in order to determine possible applications and impacts. The X-ray diffraction
(XRD) technique and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)
technique were used for the sample analysis. ICP-MS analysis showed important
concentrations of aluminum, sulfur, iron, calcium, magnesium, titanium, alkali
metals and alkaline-earth elements according of an andesitic composition.
Through the analysis by XRD was determined that the major minerals present in
the crystalline phase are plagioclases, orthoclases and silicon oxides (cristobalin);
and iron oxide (magnetite, hematite and maghemite), gypsum, dolomite and ma-
yenite were found among the minorities compounds. The bibliographic study of
the different applications of the elements and minerals found in the ash allows
recommending the use of this material as an aggregate in materials and cons-
truction due to its mineralogical composition, and avoiding its use as a fertilizer
without a previous pH soil determination as it could be potentially toxic.
infoANALÍTICA 6
Enero 2018
10
El volcán Cotopaxi se encuentra ubi -
cado sobre la Cordillera Oriental
(Real) de los Andes Ecuatorianos, a
una distancia de 35 km al noreste de
Latacunga y 45 km al sureste de
Quito (Latitud 0°56´06” S; Longitud
78°36´55” O). El Cotopaxi es con -
siderado uno de los volcanes más pe-
ligrosos del mundo debido a la
frecuencia de sus erupciones, su esti -
lo eruptivo, su relieve, su cobertura
glaciar y por la cantidad de poblacio-
nes potencialmente expuestas a sus
amenazas; cuenta con una altura de
5897 msnm y un diámetro de 20 km,
es un volcán de tipo estrato volcán
compuesto y se encuentra en estado
activo desde el año 2015 (Aguilera,
Toulkeridis & Dueñas, 2006; Instituto
Geofísico Escuela Politécnica Nacio-
nal, 2016).
Desde agosto de 2015, el volcán Co-
topaxi ha empezado un nuevo pro-
ceso eruptivo, aunque hasta el
momento no se ha producido una
erupción a gran escala. En la actuali-
dad, la actividad superficial obser-
vada en el volcán Cotopaxi mantiene
bajos niveles, y se ha caracterizado
principalmente por la emisión de
gases. No se ha observado la presen-
cia de ceniza desde fines de enero de
2016 (Instituto Geofísico EPN, 2016).
La ceniza volcánica es, sin dudarlo,
el producto de erupción que cubre un
área más amplia y afecta a mayor po-
blación. Después de una erupción,
las autoridades civiles, los produc -
tores agrícolas y la población, tienen
a menudo una gran preocupación por
los efectos de la ceniza volcánica en
la salud, tanto de humanos como de
animales, en el abastecimiento de
agua potable, los daños en los culti-
vos y en los suelos.
La ceniza volcánica contiene una
gama de elementos potencialmente
tóxicos tales como azufre, aluminio,
y en ocasiones elementos radiactivos,
que pueden ser puestos en libertad, y
estarán rápida o lentamente en con -
tacto con el agua (Casadevall, 1991;
Stewart, 2013).
La ceniza volcánica está conformada
de pequeños fragmentos de roca, mi-
nerales y vidrio volcánico (óxido de
silicio amorfo). A diferencia de la ce-
niza suave producida por la quema
ANÁLISIS MINERALÓGICO Y MULTIELEMENTAL DE LA CENIZA VOLCÁNICA,
PRODUCTO DE LA ERUPCIÓN DEL COTOPAXI EN 2015
Sánchez et. al, 9-23.
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INTRODUCCIÓN
de madera, la ceniza volcánica es
dura, abrasiva, e insoluble en agua.
En general, las partículas de ceniza
volcánica tienen un diámetro aproxi -
mado de 2 milímetros o menor. Las
partículas gruesas de ceniza volcáni -
ca tienen una apariencia similar a
granos de arena, mientras que las par-
tículas muy finas son polvo (Casade-
vall, 1991).
La ceniza es un producto de erup -
ciones volcánicas explosivas, se pro -
du ce cuando los gases dentro de la
cámara de magma (roca fundida) de
un volcán se expanden con violencia,
empujando el magma hacia arriba y
fuera del volcán. La fuerza de estas
explosiones rompe y propulsa la roca
líquida en el aire, el magma se enfría
y solidifica en fragmentos de roca y
vidrio volcánico. Las erupciones tam -
bién pueden romper la roca sólida de
la cámara de magma y de las laderas
del volcán. Estos fragmentos de roca
se pueden mezclar con los frag men -
tos de lava solidificados en el aire,
creando una nube de ceniza. El vien -
to puede transportar las pequeñas
partículas de cenizas volcánicas a
grandes distancias. Se ha encontrado
ceniza a miles de kilómetros de dis-
tancia del sitio de la erupción. Cuanto
menor sea el tamaño de la partícula,
más viajará por acción del viento
(Stewart & Johnston, 2006).
Análisis de la ceniza volcánica en
erupciones de otros volcanes, indican
que la ceniza está compuesta prin -
cipalmente de óxidos de silicio, alu-
minio, hierro y en menor por cen taje
de óxidos de metales alcali nos y al-
calinotérreos, tales como CaO, MgO,
Na
2
O, K
2
O; además, contiene sales
solubles como conse cuencia de la
condensación de áci dos minerales
fuertes durante su formación. Esta
composición varía dependiendo del
tipo de erupción. La ceniza, al entrar
en contacto con fuentes de agua, au-
menta la concentración de metales
como el hierro, manganeso y alumi -
nio. Además, la acidez de la ceniza
puede causar reacciones de corrosión
de componen tes metálicos (Taylor &
Lichte, 1980; Papale, 2014).
La composición química de la ceniza
está directamente relacionada con la
química del magma que la originó. La
composición del magma varía del ba -
salto (bajo en sílice) hasta la riolita
(alto en sílice). Los elementos mayo -
res que se analizan para caracteri -
zarla son: silicio, aluminio, titanio,
infoANALÍTICA 6
Enero 2018
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hierro, magnesio, calcio, sodio, pota -
sio, cromo, manganeso, fósforo. Los
elementos menores son: níquel, co -
balto, rubidio, uranio en trazas, torio
y tierras raras (Guevara, 2015).
La composición mineralógica de la
ceniza volcánica se ve caracterizada
por la presencia de silicatos, que pue -
den dividirse en minerales colo reados
e incoloros. Los minerales coloreados
contienen considerables cantidades
de iones metálicos de transición co -
mo el hierro, mientras los incoloros
no. Además de los silicatos, se en-
cuen tran minerales como óxidos de
hierro y titanio en casi todos los mag-
mas. Las fases cristalinas que compo -
nen este mate rial son princi palmente
cuarzo (óxido de silicio) y feldespatos
(silicoa luminatos de cal cio y mag -
nesio). Óxidos de hierro y de hie -
rro/titanio también pueden estar
presentes en varias proporcio nes, de-
pendiendo de las condiciones de la
fuente del magma (Guevara, 2015).
La caracterización de la ceniza vol -
cánica se realiza mediante técnicas
instrumentales avanzadas que propor -
cio nan información sobre su com -
posición, las más usadas son: la
espec trometría de masas con induc -
ción de plasma acoplado (ICP-MS,
por sus siglas en inglés) y la difracción
de rayos X (XRD, por sus siglas en in-
glés). La técnica ICP-MS está reco -
nocida como un método rápido y
preciso para la determi nación de los
elementos en general, además, de tie-
rras raras (REEs), metales preciosos y
elementos traza en muestras geoló -
gicas. Esta técnica permite establecer,
de una manera rápida y certera, si la
ceniza cuenta con elementos de uti-
lidad o elemen tos potencialmente tó-
xicos. Muchos de estos elementos se
comportan de manera diferente,
según los factores tales como el pH,
por lo que es necesario realizar este
análisis complementario.
Además, la XRD es la principal téc -
nica usada para identificar y cuanti -
ficar los minerales presentes en la
ceniza volcánica. Cada mineral o
compuesto tiene un patrón de difrac-
ción de rayos X característico, cuya
"huella digital" puede ser com parada
con una base de datos. El análisis de
los datos de difracción de rayos X es
reconocido como el método más po-
tente disponible para el análisis cuan-
titativo de fase cristalina (Thomas,
2013).
ANÁLISIS MINERALÓGICO Y MULTIELEMENTAL DE LA CENIZA VOLCÁNICA,
PRODUCTO DE LA ERUPCIÓN DEL COTOPAXI EN 2015
Sánchez et. al, 9-23.
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Toma de muestra
Para el presente estudio, la ceniza se
colectó en el sector de Machachi, en
una hacienda afectada por la caída de
ceniza (Coordenadas: 0°32'43.7" sur,
78°35'54.4" oeste) ubicada a 24 km
del cráter del Cotopaxi. Se recolecta-
ron cuatro muestras de ceniza de los
techos de varias estructuras dentro de
la propiedad, que contaban con recu-
brimientos plásticos, en los cuales se
acumuló la ceniza producto de la
erupción del volcán Cotopaxi del 14
de agosto del 2015; las muestras se
almacenaron en fundas plásticas Zi-
ploc® y se guardaron en un lugar pro-
tegido del sol y a temperatura
ambiente. Todas las muestras se reco-
lectaron el mismo día de la erupción,
para evitar contaminación por partí-
culas ajenas como polvo.
Análisis multielemental
El equipo utilizado en este estudio fue
un ICP-MS Agilent modelo 7700e,
para este análisis se siguió el método
EPA 6020B. Primeramente se realizó
la digestión de las muestras mediante
digestión abierta. Para esto se pesaron
0,5 gramos de muestra seca en un
tubo de ensayo de tapa rosca. Se aña-
dieron 2,3 mL de HNO
3
concentrado
y 0,7 mL de agua tipo I de acuerdo
con la ASTM, se calentó la muestra a
95 ± 5 °C y se dejó en reflujo durante
1 hora. A la muestra fría se añadió 1
mL de agua y 0,5 mL de H
2
O
2
30 %,
se calentó nuevamente durante 25
minutos para iniciar la reacción del
peróxido, se mantuvo el calenta-
miento hasta que desapareció la efer-
vescencia y se dejó enfriar, luego se
añadieron 2,0 mL de HCl concen-
trado, y nuevamente se calentó du-
rante 25 minutos. La solución fría se
aforó a un volumen de 50 mL. Las so-
luciones de las muestras se centrifu-
garon, filtraron y diluyeron 5x. Esta
dilución se analizó directamente en
el equipo ICP-MS. En el análisis por
ICP-MS se usaron varios modos de
celda de colisión (CRC) para el análi-
sis de cada elemento, tales como el
modo helio, helio de alta energía o no
gas, en función de si existían interfe-
rencias específicas para cada ele-
mento.
infoANALÍTICA 6
Enero 2018
14
MATERIALES Y MÉTODOS
Análisis mineralógico
El equipo utilizado en este estudio fue
un difractómetro de Rayos X marca
Bruker modelo D2 PHASER. Para la
preparación de la muestra se siguió el
siguiente procedimiento: se molió 1
gramo de la muestra en un mortero
de ágata, posteriormente se pasó por
un tamiz malla 100 micras; se colocó
cuidadosamente la muestra en el por-
tamuestras aplanando el polvo con
una placa de vidrio, y retirando el ex-
ceso de polvo; se introdujo el porta-
muestras en el equipo y se procedió
a su análisis cualitativo y cuantitativo.
Análisis complementarios
Para el análisis potenciométrico se
utilizó un potenciómetro marca Met-
ler-Toledo modelo Seven. Se pesaron
20 gramos de suelo en un vaso de
precipitación de 50 mL, se añadieron
20 mL de agua y se agitó continua-
mente la suspensión durante 5 minu-
tos. Se dejó en reposo la suspensión
del suelo durante aproximadamente
1 hora para permitir que la mayor
parte de la arcilla suspendida preci-
pite, se centrifugó y decantó la fase
acuosa para la medición de pH.
El análisis del contenido de óxido de
silicio se realizó mediante gravime-
tría. Se pesaron 0,25 gramos de mues-
tra en un vaso de 300 mL. Se
adicionaron 15 mL de HCl concen-
trado, 5 mL de HNO
3
concentrado y
15 mL de H
2
SO
4
diluido (1:1). Se ca-
lentó lentamente durante 10 minutos
para disolver la muestra agitando pe-
riódicamente. Se calentó hasta semi-
sequedad y eliminación de humos
blancos, se dejó durante 15 minutos
más, después de la aparición de los
humos blancos. Se dejó enfriar a tem-
peratura ambiente y se adicionaron
50 mL de agua desionizada, se ca-
lentó nuevamente hasta disolver la
muestra y se filtró sobre papel filtro la-
vando el residuo 5 o 6 veces con
agua caliente. Se colocó el papel de
filtro dentro de un crisol de platino y
se lo llevó a la estufa a 105 ºC hasta
sequedad. Luego se colocó el crisol
en la mufla (temperatura de 450 ºC),
hasta calcinación total a 1000 ºC du-
rante una hora. Una vez frío se pesó
el crisol, y se realizaron los cálculos.
ANÁLISIS MINERALÓGICO Y MULTIELEMENTAL DE LA CENIZA VOLCÁNICA,
PRODUCTO DE LA ERUPCIÓN DEL COTOPAXI EN 2015
Sánchez et. al, 9-23.
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Análisis multielemental
Se analizaron un total de 69 ele -
mentos. La Tabla 1 contiene los resul -
tados generales obtenidos para cada
una de las muestras analizadas expre-
sados en mg/kg o porcentaje (%), de
acuerdo con la concentración en la
que fueron encontrados. La Tabla 1
solo contiene información de los ele-
mentos encontrados, no se incluyen
los elementos no detectados o encon-
trados por debajo del límite de cuan-
tificación del método. Los ele mentos
analizados, pero no encontrados en
las muestras fueron: antimonio, beri-
lio, bismuto, cadmio, cesio, estaño,
erbio, europio, germa nio, hafnio,
indio, iterbio, lutecio, mercurio, plata,
talio, tantalio, teluro, terbio, tulio y
wolframio; además de todos los me-
tales preciosos analiza dos: oro, iridio,
osmio, paladio, pla tino, renio, rodio
y rutenio.
Análisis mineralógico
Se compararon los difractogramas ob-
tenidos con las bibliotecas espe -
cializadas utilizando los softwares:
EVA para identificar los minerales
presentes, y TOPAS para la cuantifi -
cación; el equipo tiene un límite de
detección aproximado del 1 %, por lo
que los minerales por debajo de esta
concentración no fueron reportados.
Los resultados se reportan en base al
porcentaje de material cristalino, que
fue de 84 % en promedio en todas las
muestras. La Tabla 2 contiene infor -
mación de los minerales presentes en
las muestras, su fórmula química y el
grupo mineralógico al que pertene -
cen, junto a los rangos porcentuales
encontrados.
Análisis complementarios
Los análisis complementarios propor -
cio nan información adicional para
respaldar y discutir los resultados
principales.
Los valores de pH de las muestras,
medidos por triplicado, oscilan entre
4,29-4,58. La determinación del con -
tenido de SiO2 realizada por dupli-
cado en cada muestra arrojó valores
entre 61,93-62,04 %
infoANALÍTICA 6
Enero 2018
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RESULTADOS
Tabla 1. Resultados del análisis multielemental
Elemento Unidad Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4
Aluminio mg/kg 7190,76 6917,49 6969,33 7189,62
Arsénico mg/kg 0,96 1,20 1,03 0,99
Azufre mg/kg 8087,01 7659,02 8271,58 8495,81
Bario mg/kg 22,80 23,60 22,89 23,43
Boro mg/kg 0,44 0,63 0,22 0,23
Calcio mg/kg 7990,94 8294,10 7669,92 7959,87
Cerio mg/kg 8,02 8,31 7,86 8,13
Cromo mg/kg 5,91 6,07 5,93 6,05
Circonio mg/kg 3,21 3,15 3,25 3,54
Cobalto mg/kg 5,27 5,39 5,21 5,45
Cobre mg/kg 13,24 14,4 14,87 15,23
Disprosio mg/kg 0,53 0,56 0,53 0,55
Estrocio mg/kg 62,58 59,33 60,98 62,37
Galodineo mg/kg 0,77 0,80 0,73 0,77
Galio mg/kg 2,15 2,17 2,03 2,13
Hierro % 1,35 1,35 1,33 1,38
Lantano mg/kg 3,61 3,70 3,50 3,54
Litio mg/kg 0,97 1,06 0,91 0,91
Magnesio mg/kg 115,00 116,00 108,00 112,00
Manganeso mg/kg 64,48 68,01 63,64 66,23
Molibdeno mg/kg 0,55 0,44 0,75 0,77
Neodimo mg/kg 4,46 4,57 4,32 4,47
Niquel mg/kg 3,32 3,52 3,17 3,10
Niobio mg/kg 0,94 0,42 0,70 0,65
Fósforo % 0,035 0,037 0,036 0,036
Potasio % 0,035 0,040 0,034 0,036
Praseodimio mg/kg 1,05 1,10 1,06 1,05
Rubidio mg/kg 0,78 0,77 0,78 0,77
Samario mg/kg 0,93 0,96 0,87 0,91
Selenio mg/kg 0,72 0,68 0,62 0,64
Sodio % 0,125 0,132 0,119 0,124
Plomo mg/kg 1,03 1,09 1,12 1,11
Torio mg/kg 0,65 0,65 0,55 0,55
Titanio mg/kg 811,76 767,94 807,47 839,95
Uranio mg/kg 0,18 0,19 0,18 0,17
Vanadio mg/kg 67,27 66,20 67,27 69,10
Zinc mg/kg 15,68 15,43 15,25 16,00
Escandio mg/kg 1,31 1,58 2,68 2,40
Itrio mg/kg 2,86 2,56 2,76 2,72
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Tabla 2. Resultados del análisis mineralógico
Mineral Fórmula química Grupo Mineralógico % en muestras
Yeso CaSO
4 Sulfato 4,36 – 6,50
Hematita Fe203
Magnetita Fe304 Óxido de hierro 5,29 - 9,89
Maghemita Fe203
Albita NaAlSi3O8
(Na, Ca)Al AlSi3O8
Andesita (70% a 50%) de Na
en relación Na/Ca Feldespato
52,66 – 60,94
(Na, Ca)Al AlSi3O8 de Plagioclasa
Bytownita (30% a 10%) de Na
en relación Na/Ca
Anortina Ca Al2Si3O8
Ortoclasa KAlSi3O8 Feldespato de Potasio 11,31 – 14,75
Mayenita Ca12Al14O33
Óxido de Calcio
y aluminio
0,87 – 2,40
Cristobalina SiO2 Óxido de silicio 9,24 – 18,63
Dolomita CaMg(CO3)2 Carbonato 0,00 – 3,16
infoANALÍTICA 6
Enero 2018
18
Efectos del pH
El pH de las muestras de ceniza ana-
lizadas se encuentra entre 4,30 -
4,57, en este caso, el uso directo de
la ceniza como fertilizante no es re-
comendable, ya que el pH de este
material es muy bajo; lo cual podría
acarrear consecuencias negativas pa -
ra los cultivos, pues la mayoría de los
procesos microbianos, incluyendo la
descomposición de la materia orgá-
nica y el ciclo de los nutrientes, se re-
ducen en un suelo ácido, porque el
crecimiento y la reproducción de los
microorganismos del suelo, principal-
mente bacterias y hongos, se reducen
(Gazey, 2016).
Otros efecto de un pH bajo, es la di-
minución de la disponibilidad de los
principales nutrientes de las plantas.
DISCUSIÓN
Esto a menudo se produce en suelos
ácidos, porque nutrientes como el ni-
trógeno, fósforo, potasio, azufre, cal-
cio y magnesio, están menos dispo-
nibles para las plantas (Gazey, 2016).
Análisis multielemental
Elementos tales como hierro (1,33 –
1,38 %), calcio (7670 - 8294 mg/kg),
aluminio (6917 - 7191 mg/kg), titanio
(768 - 840 mg/kg), sodio (0,119 –
0,132 %), potasio (0,034 – 0,040 %)
y magnesio (108 - 116 mg/km) se en-
cuentran en concentraciones impor-
tantes en las muestras de ceniza
analizadas, lo cual es de esperarse ya
que estos elementos son de gran
abundancia en la corteza terrestre y
concuerda con los elementos predo-
minantes reportados en otros estudios
(Casadevall, 1991; Stewart, 2013). A
pesar de las concentraciones de estos
elementos, no es posible extraerlos de
este material, ya que no se encuen-
tran en concentraciones rentables
(Emsley, 2011).
Debido al proceso de formación del
magma que se da por procesos de
subducción de las placas de la cor-
teza terrestre, los elementos poco
abundantes en la corteza terrestre,
tales como metales preciosos y tierras
raras, no se encuentran en el magma
que da origen a la ceniza volcánica,
esto explica las concentraciones
nulas de dichos elementos en este
material (Gazey, 2016).
El azufre se encuentra en gran con-
centración (7659 – 8496 mg/kg), su-
pera así los límites de concentración
establecidos por el Acuerdo Ministe-
rial 097 (250 mg/kg), documento que
regula los criterios de calidad am-
biental que deben cumplir los suelos
en Ecuador. La alta concentración de
este elemento supone un riesgo para
los cultivos, ya que puede ser tóxico
y generar compuestos que pueden al-
terar el pH del suelo (Emsley, 2011).
La ceniza volcánica analizada tiene
una elevada concentración de alumi-
nio (6917 – 7191 mg/kg), lo cual la
convertiría en un agente tóxico para
los cultivos, si se tiene en cuenta que
el pH del suelo bajaría a un valor in-
ferior a 5. Los niveles tóxicos de alu-
minio en la solución del suelo afectan
a la división celular de la raíz y la ca-
pacidad de la raíz de alargarse, redu-
cen el crecimiento de las raíces y su
ramificación. Esto se traduce en una
mala cosecha y crecimiento de los
ANÁLISIS MINERALÓGICO Y MULTIELEMENTAL DE LA CENIZA VOLCÁNICA,
PRODUCTO DE LA ERUPCIÓN DEL COTOPAXI EN 2015
Sánchez et. al, 9-23.
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pastos. Los efectos de la toxicidad del
aluminio son más notables en las
temporadas secas. Las raíces son in-
capaces de crecer de manera efectiva
a través del suelo subsuperficial
ácido, que forma una barrera y res-
tringe el acceso al agua del subsuelo,
afectando el rendimiento de los culti-
vos (Gazey, 2016).
Análisis mineralógico
El resultado de la determinación del
contenido de SiO
2
en las muestras se
encuentra alrededor del 62 %, que
comprende el rango de composición
de las andesitas, por lo que se puede
clasificar el magma producto de esta
erupción como magma andesítico,
que es un magma de consistencia es-
pesa, que forma flujos piroclásticos
que dan origen a estratovolcanes
(conos volcánicos formados por estra-
tos de material), esto es concordante
con el típico evento eruptivo andesí-
tico, característico de estratovolcanes
como el Cotopaxi (Guevara, 2015).
Desde el punto de vista mineralógico,
las 4 muestras de ceniza son relativa-
mente homogéneas, con un conjunto
de minerales compuestos principal-
mente por plagioclasas entre un 53 –
61 %, seguido de ortoclasa entre un
11 - 15 %, óxido de silicio (cristoba-
lina) entre un 9 – 19 %, óxidos de hie-
rro (magnetita, hematita y maghemita)
entre un 5 - 10 %, yeso entre un 4 – 7
%, dolomita entre un 0 - 3 % y maye-
nita 1 – 2 %.
En base el grado de cristalinidad de
82 a 86 %, se puede decir que la
erupción de agosto de 2015, que ori-
ginó la ceniza, se trató de una explo-
sión entre freática (expulsión de vapor
de agua y gases) y freatomagmática
(expulsión de vapor de agua, gases y
magma), ya que en una erupción freá-
tica la roca madre del edificio volcá-
nico es arrastrada, y por esta razón se
puede apreciar que la mayoría de mi-
nerales son de tipo no magmáticos
como: plagioclasas, cristobalina, mi-
nerales de hierro entre otros (Tsukasa
& Mitsuhiro, 2002).
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La composición elemental de los de-
pósitos de ceniza del volcán Cotopaxi
de agosto de 2015 muestra concen-
traciones importantes de aluminio,
azufre, hierro, calcio, magnesio y ti-
tanio.
Las muestras de ceniza del volcán
Cotopaxi analizadas, presentan una
composición mineralógica compues -
ta principalmente por plagioclasas
entre un 53 - 61%, seguido de orto-
clasa entre un 11 - 15 %, óxidos de
silicio (cristobalina) entre un 9 - 19 %,
óxidos de hierro (magnetita, hematita
y maghemita) entre un 5 - 10 %, yeso
entre un 4 - 7%, dolomita entre un 0
a 3 % y mayenita 1 a 2 %.
En base al grado de cristalinidad, se
puede decir que se trató de una ex-
plosión entre freática y freatomagmá-
tica, lo cual justifica la presencia de
minerales de tipo no magmáticos.
Las muestras analizadas, presentan un
contenido de SiO
2 correspondiente al
rango de las andesitas, lo cual clasi-
fica la erupción de agosto del 2015
del Cotopaxi como una erupción de
tipo andésica.
La composición elemental muestra
que este material no posee elementos
tóxicos tales como metales pesados,
aunque según el pH del suelo donde
se depositen los elementos que se en-
cuentran en altas concentraciones,
como el aluminio y el azufre, podrían
ser tóxicos. Por su alta acidez (4,3 a
4,6 pH) no se recomienda utilizar este
material como fertilizante sin un aná-
lisis de pH del suelo, ya que podría
ser potencialmente tóxico para los
cultivos.
La composición mineralógica de este
material muestra que contiene altos
porcentajes de feldespatos, lo cual es
de considerar para proyectar su uso
como agregado para la elaboración
de hormigón y asfalto.
ANÁLISIS MINERALÓGICO Y MULTIELEMENTAL DE LA CENIZA VOLCÁNICA,
PRODUCTO DE LA ERUPCIÓN DEL COTOPAXI EN 2015
Sánchez et. al, 9-23.
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CONCLUSIONES
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PRODUCTO DE LA ERUPCIÓN DEL COTOPAXI EN 2015
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