LAS APATITAS

 
 

 


 INTRODUCCIÓN

La dinámica del fósforo (P) en el suelo, en conjunto con el conocimiento de la fisiología de los cultivos, son dos aspectos esenciales, pero básicos para entender cómo funciona este nutrimento en el sistema suelo-planta y por lo tanto, representa el primer pilar para elaborar cualquier esquema de diagnóstico de las necesidades de fertilización.

Después del nitrógeno, el fósforo es el macronutrimento que en mayor medida limita el rendimiento de los cultivos. Interviene en numerosos procesos bioquímicos a nivel celular y se lo considera un nutriente esencial para las plantas.

El fósforo elemental (P) no se encuentra en estado libre en la naturaleza, por que su elevada facilidad de oxidación no lo permite. Con todo, son muy comunes los compuestos de fósforo, por ejemplo, los fosfatos, que se encuentran en numerosos minerales.

El fósforo procede de las rocas ígneas y de los meteoritos en las que se encuentra como apatita cristalina. El contenido de esta pueden variar desde el 0.2% P2O5 (granitos)  hasta el 30% P2O5 (kola-apatitas).

 

En las rocas sedimentarias se producen depósitos que constituyen los yacimientos de fosforita o fosfato de roca cuya explotación es el origen de la fabricación de los fertilizantes fosfatados. El contenido total de fósforo en un suelo promedio, es en general, inferior al 0.20%.

 

A P A T I T A

 

( Del griego apté , engaño)

 

 

¿QUÉ SON LAS APATITAS?

 

Son rocas mineralizadas, es la sustancia madre y al mismo tiempo, la fuente original de todos los fosfatos que se presentan en la naturaleza. ( Teuscher,1981)

 

Las apatitas son minerales con sustancias naturales, sólidas y cristalinas que poseen una composición química definida. Cada uno está caracterizado por un conjunto de propiedades físicas y químicas que permiten su identificación.

 

Cuadro no. 1   CARACTERIZACIÓN DE LA APATITA

Apatita

Fórmula

Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)

Sistema del cristal

Hexagonal.

Morfología

Cristales agregados granulares, masas, terrosos y paleolíticos

Rocas de origen

Ígneas, metamórficas

Peso especifico

3.15 – 3.20

Dureza

5 (escala de Mohs)

Tamaño

Desde micras a grandes rocas

Raya

Blanca

Color

Blanco, gris verdoso, verde, blanco-verdes, violeta, rojo, etc.

Material que lo raya

Vidrio

Densidad

3.2

Génesis de la roca

Magmática, hidrotermal,  secundaria

Parentesco

Fluorita, arsenopirita, casiterita, topacio

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

Medida del tamaño de una  Apatita

       

       

 

 

                       

¿CÓMO SON LAS APATITAS?

 

 

1)    FORMA

Se presenta en cristales pertenecientes al sistema hexagonal, las formas cristalinas que ofrece son muchas; a veces son prismas hexagonales apuntados por pirámides, otras son estos mismas prismas, pero con las pirámides truncadas en el vértice, y también se forman cristales en que las pirámides están truncadas en sus aristas y otras formas muy complicadas. En las 4 caras prismáticas de los cristales suelen verse estriaciones verticales muy características. Los cristales aparecen solos, formando driusas ó maclas o unidos en masas compactas, concrecionadas y terrosas.

Por lo común que se presenta en forma de agujas microscópicas.

 2) COLOR

Los cristales comunes de apatita son claros y transparentes (Teuscher, 1981). Otros autores mencionan raras veces son incoloras, por lo general presentan color verde amarillento o verde azulado; también tiene en algunos casos color azulado, violeta, rojo, pardo amarillo, pardo ó blanco, con lustre vítreo en la superficie. (Enciclopedia Universal Ilustrada,1976)

Por lo general, presentan fractura concoidea granosa o desigual con lustre graso; raya blanca, o transparente en algunos ejemplares. 

     Diferentes colores de apatitas

 

 

 

 

Apatita de color transparente en el fondo del mar

 3)    COMPOSICION QUÍMICA

Químicamente es un fosfato de calcio conteniendo cloro o flúor (hasta en un 96%) en forma de sales, de aquí que, según sea uno u otro de estos elementos los que en ella se encuentran, se denomine clorapatita ó flúorapatita; también puede contener cierta cantidad de ácido silícico y en ocasiones hierro y manganeso. 

Las rocas fosfóricas están constituidas principalmente por apatitas, las cuales varían ampliamente en sus propiedades físicas, químicas y cristalográficas, dependiendo de las substituciones isomorfitas de carbonatos por fosfatos que presentan (Lehr y McClellan, 1973). Se ha demostrado que el grado de substituciones isomórficas en las apatitas es el factor determinante en la reactividad química de las rocas fosfóricas. Termodinámicamente hablando, la substitución de carbonatos por fosfatos en la estructura de las apatitas, debería incrementar su reactividad ( ; Chien y Black, 1976), y esta reactividad es lo que convencionalmente se mide a través de la determinación de la solubilidad de las rocas fosfóricas en diferentes soluciones extractantes (Pérez,1995). Lehr y Mc Clellan  (1973), señalan que entre los factores químicos que afectan la calidad de las rocas fosfóricas, ya sea para uso directo o para producción de fosfatos concentrados, figura la relación Ca0:P205, a medida que aumente esta relación, menor es la reactividad y por lo tanto menor es la solubilidad de éstas (Pérez,1995).

 

Cuadro no. 2

Compuestos de fósforo más frecuentes en los suelos

Denominación

Fórmula

Tipos de suelo

Solubilidad

Fluorapatita

(PO4)2Ca3)3F2Ca

Calizos

Muy baja

Hidroxiapatita

(PO4)2Ca3)3Ca(OH)

Calizos

Muy baja

Cloroapatita

(PO4)2Ca3)3Cl2Ca

Calizos

Muy baja

Fuente: Domínguez Vivanco, Alonso. Tratado de fertilización. España, 1989

 

En estos cristales de apatita se encuentran incorporados

los grupos hidroxilos y, en parte,

los grupos de carbonato.

 

 

 

4) VARIEDADES

Son muchas las variedades de apatita que se conocen determinadas por la forma, color y sustancias que con ella están mezcladas. Las más importantes son:

Apatitas Cristalizadas: esparraguina, de color verde amarillento o verde espárrago:  moroxita, de color verde azulado.

Apatitas Compactas: a ellas pertenecen la fosforita compacta y concrecionada, de color blanco gris, blanco amarillo, blanco rojizo, gris ó pardo, que se encuentran constituyendo las grandes masas.

Apatitas Impurificadas: osteolita ó fosforita silicífera, blanca, que contiene mezclada una gran cantidad de cuarzo, fosforita grafitosa que esta mezclada con grafito; fosforita arcillosa mezclada con arcilla.      

     

 

La variedad de color verde, es llamada esparraguita

 

 

5)  FACTORES DESESTABILIZANTES

·              Tratamientos por ácidos fuertes: ácido clorhídrico y nítrico; de las soluciones en este ácido precipita al ácido fosfórico por el molibdato amónico y la cal por el oxalato amónico (Tisdale,1985).

·              Calentándola a altas temperaturas en láminas muy delgadas se funden formando un vidrio blanco incoloro.

·              También se disuelve en el agua carbónica y en los humatos alcalinos, especialmente en el humato amónico. 

 

ORÍGENES

 

El origen de las rocas fosfatadas aparentemente, es a consecuencia de una cadena de procesos químicos y biológicos, suponiéndose que la causa de su formación ha sido los despojos de animales prehistóricos acumulados en grandes cantidades, dado que los huesos y dientes aún pueden reconocerse en algunos yacimientos.

 

 

 

 

 

Tales acumulaciones podrían haberse formado de los depósitos marinos que posteriormente quedaron al descubierto cuando las aguas se retiraron, o bien haberse originado en tierra firme, cuando los cambios del clima  y otras alteraciones violentas causaron la muerte de gran número de animales actualmente desaparecidos. Muchos tipos diferentes de catástrofes, como cataclismos, erupciones volcánicas, inundaciones, fuego y hielo, pueden haber sido los responsables de la muerte en masa de los animales en las aguas o en la tierra seca. La fuerza de las inundaciones pudo haber reunido los cuerpos muertos en un solo lugar, y debemos de suponer que durante los miles de años que se necesitaron para que se formasen estos depósitos, los despojos se desintegraron por completo, quedando únicamente los fosfatos provenientes de los huesos, que en estado fresco contienen un 22% de ácido fosfórico, (Teuscher, 1981).

 

La roca fosfatada, según haya sido la forma de deposición, el lavado a que estuvo sometida y las impurezas (arcilla o caliza) que se depositaron conjuntamente, contiene de 18 a 81% de fosfato tricálcico, pequeñas cantidades de compuestos nitrogenados y algunos carbonatos originados por la descomposición de los cuerpos de los animales.

 

Durante el período Precámbrico, se originaron los primeros seres vivos, al combinarse y originarse sustancias que ya existían en el medio. Esos primeros organismos deben haber sido muy parecidos a algunas de las bacterias de hoy en día. No se sabe, exactamente, si ocurrió eso; pero los fósiles más antiguos que se conocen de estos microorganismos tienen, cuando menos, 3100 millones de años de antigüedad. En el precámbrico inferior o arqueozoíco, se consolidó la corteza terrestre formada por rocas ígneas, y al continuar el enfriamiento del planeta, el vapor de agua existente en la atmósfera, originó intensas lluvias que posteriormente dieron lugar a los océanos. En el precámbrico superior o proterozoíco, debido a la presencia de agua, surgen las primeras formas de vida en los océanos: algas, corales y animales invertebrados. Se forma la atmósfera primitiva que tenía gran cantidad de bióxido de carbono y escaso oxígeno. La era agnostozoíca, comprende 2 períodos: el Arcaico y el Precámbrico.

 

Los materiales rocosos que lo componen se presentan menos metamorfizados, y las pizarras cristalinas dominan sobre las génesis. Las rocas del precámbrico consisten en general en:

 

1)    Una extensa serie de estratos ígneos y sedimentarios metamórficos, como gneis, esquistos, pizarras, cuarcitas y calizas cristalinas;

 

2)    Rocas ígneas, ligeramente alteradas y

 

3)    Rocas sedimentarias que contienen fósiles de vida marina primitiva unicelular y pluricelular, como algas, trazas de vida más primitiva, como bacterias y en las rocas precámbricas más jóvenes la fauna ediacarana, un conjunto de invertebrados marinos complejos de cuerpo blando, que no evolucionaron.

 

Las rocas del precámbrico son ricas en menas y otros minerales de importancia económica presentes en las rocas del precámbrico incluyen el grafito, el gránate, la apatita, el talco, el esmeril y el feldespato.  

 

UBICACIÓN GEOGRÁFICA  (yacimientos).

 

La Apatita heredada del suelo, es un compuesto de calcio y fósforo casi insoluble. En los suelos de regiones áridas, donde el contenido en calcio se mantiene elevado y el pH es alcalino, la apatita persiste, constituyendo el principal mineral fosforado. Una cantidad limitada de fósforo se convierte en formas orgánicas, formas absorbidas y en iones adsorbidos sobre la superficie de otros minerales. Tanto las formas orgánicas como los iones adsorbidos son más accesibles a las plantas que el fósforo de los cristales de apatita, (Thompson,1980). La meteorización y el lavado eliminan, gradualmente, el calcio de los suelos de regiones húmedas, provocando cambios en los tipos y concentración de los compuestos de fósforo. 

 

Los principales yacimientos a nivel mundial, se encuentran ubicados en:

 

Ø      África del Norte

Ø      Islas de Navidad y Gilbert

Ø      Islas de la sociedad

Ø      Ex – Rusia

Ø      Bélgica

Ø      Francia (Teuscher,1981)

Ø      Noruega

Ø      Siberia Occidental, en Penínsulas de Kola, provincia de Murmansk

http://www.arrakis.es/~consmd/minerale.htm

En América se encuentran ubicados en:   

 

Ø      USA : Utah, Wyuming, Montana, Florida, Tennessee. (Teuscher,1981)

Ø      Venezuela (Pérez,1995)

Ø      Bolivia

Ø      Perú http://www.ingemmen.gob.pe/recursos-minerales/descripción/fosfatos.htm

Ø      Costa Rica  (Fssbender,1975)

Ø      Chile  http://www.redpav-fpolar.info.ve/agro/v1714/v171

Ø      Brasil.  La Celia-Jumella i Mazarrón Múrcia http://carn.es/1/obra-social/minerales/090gr.htm

Ø      Canadá

 

 

 

Mapa no. 1 Ubicación de los yacimientos de apatita a nivel mundial.

 

 

Los fosfatos del Perú los fosfatos se conocen en la costa y en la sierra, y en el zócalo continental del Perú. Los fosfatos de la llanura pre-andina son de edad miocénica y acompañan las diatomitas. Estos fosfatos provienen de los abundantes restos orgánicos semi-oxidados. La vida en el mar miocénico frente a la Costa peruana, igualmente como ahora, fue abundante. Dicha abundancia se debe al ascenso del agua rica en oxígeno y nutrientes en un área con insolación intensa. Actualmente, como en el Mioceno, se forman depósitos de fosfatos frente a las Costas del Perú y Chile.Los depósitos miocénicos de fosfatos en la Costa, están ínter estratificados entre diatomitas impuras y se presentan en los departamentos de Ica y Piura. En el departamento de Ica se han encontrado entre diatomitas, capas de roca fosfórica de pocos centímetros de grosor y en otro lugar, un horizonte con nódulos de fosfatos; ambos sin importancia económica, pero de gran valor indicativo. El depósito de fosfatos de Bayóvar en la provincia de Sechura departamento de Piura, es uno de los más grandes del mundo. En la Franja Interandina, existen prometedores horizontes para la búsqueda de fosfatos. Un importante depósito de fosfatos se encontró en la formación jurásica Aramachay del departamento de Junín. Fosfatos cretáceos se presentan en el mismo departamento, cerca de la carretera Oroya-Lima. También existen fosfatos en el departamento de Puno. A pesar que estos depósitos no son actualmente explotados en escala industrial, se utilizan sus fosfatos como fuente local de abono para la agricultura, que constituye en esta franja, una de las actividades económicas más importantes.Los fosfatos de Bayóvar, se encuentran entre diatomitas, en la parte superior de la miocénica formación Zapallal, y están cubiertos por 40 metros de sedimentos pliocénicos. La serie productiva tiene 200 a 250 m de grosor, y sus estratos parecen ser a primera vista horizontales.  Una parte del yacimiento fue erosionada antes de la depositación de sedimentos pliocénicos. En el año 1995 se extrajeron del yacimiento de Bayóvar 25,132 TM de fosfatos. Aquí, el fosfato forma pequeños pellets de 2 mm de diámetro y se presenta en capas de 90 a 150 cm de grosor. Los fosfatos y sus rocas que los contienen, no están compactadas. Los minerales de los fosfatos son variedades de apatita: fluorapatita, apatita carbonatada y tal vez hidratada. Las capas de fosfatos están intercaladas con las de diatomita. Las leyes son 5.2% a 9.25 de P2O3. En algunas capas las leyes pueden ser más altas y alcanzar a 23% de P2O3. La mena es fácil de tratar ya que la ganga es diatomita con densidad y tamaño de grano distintos de los fosfatos. Los concentrados tienen leyes entre 27 y 30% P2O3 siendo la recuperación entre 65 y 75%. La serie productiva de fosfatos tiene 650’ (o 195 m) de grosor y consiste de capas de fosforita de color marrón o negro, diatomita blanca a negra con poca arenisca y toba gris. Las capas de fosforita son regulares y tienen una gran extensión. El yacimiento tiene en dirección EO unos 20 km de largo y unos 10 km de ancho.

 

1)      Fosfato de Chile Estas discretas reservas, ocupan una franja de la Cordillera de la Costa, de aproximadamente 300 km de largo por 30 de ancho, entre las Regiones III y IV, desde el norte de Vallenar y al Sur de Coquimbo (mapa no.2)

 

Mapa no. 2  Yacimientos de apatita en Chile

 

La estimación de las reservas disponibles se puede apreciar en el Mapa 2, notándose que, en general, los mayores yacimientos corresponden a fosforitas de baja ley, (Corfo,1983).

 

Los yacimientos presentan gran irregularidad en su composición mineralógica debido a su origen metamórfico y a las distintas rocas de cada región en que se ubican los yacimientos. La ley de los minerales de apatita es relativamente baja, fluctuando entre 12 y 28% de P2O5.

 

 

 Cuadro 3.  Composición mineralógica de apatitas chilenas

 

RF de Mejillones

Carbonato-apatita con inclusiones de cuarzo, plagioclasa, mica y calcita.

RF de Bahía Inglesa

Carbonato-apatita con inclusiones de cuarzo, palgioclasa, anfibol, calcita y magnetita.

RF de La Serena

Clorhidroxil-apatita, con inclusiones de calcita, anfibol y overita.

Fuente: Sepúlveda, G. y E. Besoain. (citado en informe final FIA. INIA- 1990)
              

3)      Yacimientos de apatitas en Venezuela.

 

Cuadro no.4  Porcentaje de apatita obtenido en muestreos de  suelos en regiones de Venezuela

 

Composición Mineralógica Ponderada (%)

 

Monte Fresco

Riecito

Apatita

64

75

Fuente: Pérez,1995

 

USOS 

 

 

 

1) Fertilizantes

 

Por la gran cantidad de ácido fosfórico, calcio y flúor que contiene, es un buen material para el abono de las plantas; de aquí que en la agricultura se emplee como tal, principalmente para las tierras húmedas; se aplica reducida a polvo ó bien después de haber sido tratada por ácido sulfúrico, en cuyo caso el fosfato cálcico neutro insoluble se transforma en fosfato cálcico soluble.

 

La apatita aparece frecuentemente alterada, y contiene entonces agua y anhídrido carbónico, presentándose terrosa y turbia; en este caso recibe las denominaciones hidroapatita, seudoapatita, talcoapatita y eupicroita   

 

 ABONOS FOSFATADOS

 

a)                  Superfosfato normal o superfosfato simple. Producto obtenido por reacción del fosfato mineral triturado con ácido sulfúrico y que contiene como componentes esenciales fosfato monocálcico y sulfato de calcio.

 

b)         Superfosfato triple. Producto obtenido por reacción del fosfato mineral triturado con ácido fosfórico y que contiene como componente esencial fosfato monocálcico.

 

c)         Otros: escorias de desfosforación (fosfatos Thomas, escorias Thomas), fosfato natural parcialmente solubilizado, fosfato precipitado bicálcico dihidratado, fosfato calcinado, fosfato aluminocálcico, fosfato natural blando.

 

 

 

Ø    Fuentes de Calcio

 

Además de la obtención de fertilizantes fosfatados, se obtienen derivados del elemento calcio (Ca) del materia prima como la apatita.

 

Cuadro no. 4  Principales fórmulas fertilizantes

Nombre

Formula química

Concentración

Hidroxido de calcio

Ca(OH)2

 

Super fosfato sencillo

CaSO4· Ca(H2PO4)2

0-20-0-20Ca-12S

Super fosfato triple

Ca(H2PO4)2

0-46-0-13Ca

Apatita (promedio)

 

0-33-0-33Ca

 

 

 

1)          Materiales dentales

 

 

Los componentes inorgánicos más importantes del diente natural son los cristales de apatita.  Por ello, una constante búsqueda de nuevos materiales para restauraciones que tengan resistencia, funcionalidad y conserven la estética de los dientes naturales, ha marcado las expectativas del uso de las apatitas, en el   mercado. Su éxito, actualmente, está siendo reconocido por odontólogos, protésicos y pacientes, logrando desarrollar nuevos materiales cerámicos en base a cristales de fluorapatita.

 

 3)  Otros

 

Ø      Lubricantes artificiales

Ø      Piedra fina en la joyería

 

 

ACCIÓN DE LOS MICROORGANISMOS SOBRE LAS APATITAS

 

Los microorganismos del suelo contribuyen al aprovechamiento del fósforo por las plantas, a consecuencia de los diversos ácidos que producen y que aumentan la solubilidad de los fosfatos, ya que estos originalmente, son insolubles o poco solubles.

 

Se ha calculado que un 35% de todas las bacterias del suelo pueden disolver el fosfato tricálcico, y dado que la conversión se realiza de manera más efectiva en la inmediata vecindad de las puntas de las raíces, donde abundan estos microorganismos a consecuencia de las excreciones radiculares, no resulta despreciable esta conversión. El cultivo en suelos esterilizados, ha mostrado que la acción disolvente de las raíces es insignificante,(Teuscher,1981).

 

En la materia orgánica, se hallan contenidos varios de compuestos orgánicos complejos del fósforo, tales como lecitina, ácidos nucleicos, quitina y otros; los cuales son atacados y descompuestos por las bacterias y hongos del suelo, casi siempre por medio de enzimas como la fitasa, liberándose así el fósforo en forma de fosfatos o de ácido fosfórico.  

 

 

RADIOACTIVIDAD   

 

 

La Apatita también contiene Radium y los elementos radiactivos Plomo 210 y Polonio 210. La radiactividad de los fertilizantes químicos comunes puede ser medida con un contador Geiger-Muller y un saco abierto de fertilizante de uso diario 13-13-13 (ó de cualquier otro fertilizante químico con alto contenido en fosfatos).



 

REFERENCIAS

 

1.

http://www.agro.uprm.edu/wciag/agronomy/dsotomayor/agro4037/4037_handouts_viii.htm

 

2.

http://www.arrakis.es/~consmd/minerale.htm

 

3.

http://www.brazilxls.frewebsites.com/

 

4.

http://www.carn.es/1/obra-social/minerales/090gr.htm

 

5.

http://157.92.20-135/aula-gea/modulo3.htm

 

6.  

Domínguez Vivancos, A. 1989 Tratado de fertilización. Ed. Mundi-Prensa 2a edición España   pp 142

 

7.

http://www.elcomercio-sa.es/canalagro/datos/portada.htm

 

8.

Enciclopedia Universal Ilustrada. 1976 Europeo-Americana. Tomo V  Ed. Espasa-Calpe S.A. Madrid  pp 954 – 955

9.

Fassbender, Hans W. 1980 Química de Suelos  IICA  Costa Rica,   pp 268 – 302

 

10.

Ricardo, P  2000 Manual de Edafología. 4a edición  Ed. Alfa Omega Ediciones Técnicas U. Católica de Chile. México   pp 39 – 68

 

11.

http://www.informed_protesis.com.ovoclar/imágenes/imagen11.gif

 

12.

http://www.ingemmet.gob.pe/recursos-minerales/descripción /fosfatos.htm

 

13.

http://www.liberadamaria.blogspot.com/

 

14.

http://www.marinmineral.com/sa441b.jpg

 

15.

Pérez, M. J.- Troung B. Y Fardeaue J.C.  1995 Solubilidad y eficiencia agronómica de algunas rocas fosfóricas venezolanas mediante el uso de técnicas isotópicas. Venezuela.

 

16.

http://www.redescolar.ilc.edu.mx/redescolar/co3/co31/circulosa3/publi_oto99/egeologicas/precambrica.htm

 

17.

http://www.red.pav-fpolar.info.ve/fagro/v17_14/v171a090.htm

 

18.

http://www.ruby.colorado.edu/~smyth/min/imágenes/apatite.gif

 

19.

Teuscher, H. 1981 El suelo y su fertilidad. Cia. Editorial Continental  S. A. 6ª. Impresión México   México pp249 – 256

 

20.

Tisdale, Samuel L. 1985 Fertilidad de los suelos y fertilizantes Edit. Unión Tipográfica México