Granulometría, mineralogía y geoquímica de los sedimentos

Granulometría, mineralogía y geoquímica de los sedimentos

7.6 GRANULOMETRÍA, MINERALOGÍA Y GEOQUÍMICA DE LOS SEDIMENTOS
MARINOS DEL GOLFO RELONCAVÍ Y GOLFO
CORCOVADO, ENTRE LOS 42º Y 44º S
(CONA-C10F 04-12)
Verónica Pineda
Universidad de Concepción
[email protected]
INTRODUCCIÓN
Los sedimentos de un ambiente acuático reflejan la calidad ambiental del agua
del sistema, como también las variaciones temporales de ciertos parámetros hidrológicos
y químicos. Los sedimentos juegan un papel importante en la identificación, monitoreo
y distribución de metales contaminantes. Los metales son fijados en los sedimentos
por las arcillas, óxidos hidratados de Fe, Mn y Al, carbonatos y materia orgánica.
Los metales en el ambiente marino pueden ser originados por la actividad del
hombre, pero también, sus fuentes pueden ser de origen natural. Procesos naturales,
tales como la meteorización, erosión de los continentes y actividad volcánica, son en
gran medida responsables de materiales que contienen metales y a través de diferentes procesos llegan al ambiente marino-costero.
El objetivo de este estudio es realizar la sedimentología, mineralógica y geoquímica de
los sedimentos superficiales y subsuperficiales para determinar la calidad ambiental de los
sedimentos actuales, zonas de probable concentración de metales contaminantes (Fe, Ni, Zn,
Pb, Cd, Cu, Hg) y As y establecer variaciones a través del tiempo. También, se pretende
detectar concentraciones de minerales como Au, Ag y Pt presentes en la fracción arena.
El área de estudio se ubica en la X Región de Los Lagos e incluye los golfos
Reloncaví y Corcovado y los fiordos Reloncaví, Comau y Reñihue (Fig. 1). En este
trabajo se presenta los resultados preliminares de sedimentología, mineralogía de la
fracción fango y geoquímica de los sedimentos superficiales.
METODOLOGÍA
El trabajo de terreno se realizó durante el mes de noviembre de 2004, en el
Crucero Oceanográfico CIMAR 10 Fiordos, a bordo del buque AGOR “Vidal Gormaz”.
Los sedimentos fueron obtenidos por box y piston corer o buceo. La numeración de
las muestras es en correspondencia con las estaciones de muestreo.
Las muestras para el análisis de materia orgánica se obtuvieron de la parte
superficial de los sedimentos obtenidos con box corer, las cuales fueron congeladas
hasta efectuar su análisis en el Laboratorio de Sedimentología de la Universidad de
Concepción. El contenido de materia orgánica se obtuvo por calcinación a temperaturas
— 217 —
Crucero CIMAR 10
inferiores a 550 ºC. Para el análisis sedimentológico las muestras fueron obtenidas
con tubos de PVC de 40 cm de largo por 5 cm de ancho, y en bolsas de plástico en
estaciones donde se recuperó poco sedimento. Se obtuvieron además testigos de gravity
corer de 1,50 m de largo por 7 cm de ancho. Los análisis granulométricos de los sedimentos
fueron realizados en el Laboratorio de Sedimentología del Departamento Ciencias de la
Tierra de la Universidad de Concepción.
La determinación de los minerales presentes en los sedimentos (fracción fango)
se realizó mediante difracción de Rayos X en el Instituto de Geología Económica
Aplicada (GEA). El equipo utilizado es un Difractómetro Rigaku Geigerflex Dmáx C,
operado con radiación de Cu y filtro de radiación K beta de Ni.
Los contenidos de metales pesados se determinaron por espectrofotometría de
absorción atómica en el Instituto de Geología Económica Aplicada (GEA) de la Universidad de Concepción. En la etapa preliminar se realizaron los análisis de sedimentos
superficiales de 11 estaciones ubicadas en los golfos Reloncaví y Corcovado, en los
fiordos Reloncaví, Comau y Reñihue y en la estación 50 que se encuentra en la parte
más externa. Los análisis efectuados a la fecha de este informe corresponden a los
análisis de Cu, Zn, Pb, Ni, Cd; As y Hg están en proceso.
RESULTADOS
Contenido de materia orgánica
Casi todos los sedimentos contienen materia orgánica y en algunos casos es el
principal constituyente. La cantidad de materia orgánica conservada en los sedimentos depende de la relación entre la velocidad de aporte de materia orgánica y la velocidad de su descomposición.
En el caso de los sedimentos marinos, los contenidos de materia orgánica varían
entre 0,5% y 10% y bajo condiciones especiales, como condiciones reductoras en el
fondo o cuencas semicerradas con escasa circulación del agua, se pueden encontrar
valores superiores al 10%. Los promedios de contenido de materia orgánica en sedimentos cercanos a la costa es de 2,5% y en los de mar abierto de 1%.
El contenido orgánico está estrechamente relacionado con la textura de los sedimentos,
siendo los sedimentos tamaño arcilla y limo los que retienen mayor cantidad de residuos
orgánicos. La materia orgánica se acumula en el fondo oceánico no solamente como material
particulado, sino también en combinación con minerales inorgánicos, especialmente arcilla.
El porcentaje de materia orgánica en el área de estudio se encuentra dentro de
los rangos normales para ambientes de golfos, que corresponden a cuencas marinas
semicerradas (Tabla I).
Con relación a los contenidos de materia orgánica el área se puede dividir en tres
zonas: a) Golfo Reloncaví donde se reconocen los valores más altos, que fluctúan entre
8,5% y 10,5% y encontrándose el mayor valor en las cercanias de Puerto Montt; b) En
los fiordos Reloncaví, Comau y Reñihue se reconoce valores que fluctúan entre 5% y 8%,
— 218 —
salvo en la estación 23 (3,6%) donde el sedimento es un limo arenoso y c) Golfo Corcovado, donde los valores son más bajos, menores de 5%, salvo en la estación 15 (7,3%),
ubicada cerca de la isla Cauchahue, donde el sedimento es limo.
Los valores más altos de materia orgánica en el sector del Golfo Reloncaví y
fiordo Comau (Estación 18) se deben en parte a la presencia de fangos, los cuales
tienen una mayor capacidad de retención de materia orgánica. En el Golfo Corcovado
predominan la arena y en las cuales notoriamente se tienen valores más bajos. En el
fiordo Reñihue (Estación 22) se reconoce un contenido de materia orgánica bastante
alto, en relación en que el sedimento es una arena fina (dato de terreno).
Sedimentología
La granulometría de los sedimentos es un factor importante en la determinación
de la calidad ambiental, dado que en sedimentos finos las concentraciones de metales
que contaminan es más alta.
Los sedimentos en el golfo Reloncaví corresponden a fangos donde la proporción de arcilla es alta (promedio 45%) (Tabla II). Esta característica sumado a que
presentan porcentajes relativamente altos de materia orgánica hace que estos sedimentos sean excelentes receptores de elementos contaminantes.
Los sedimentos muestreados en los fiordos corresponden a fangos, donde el
porcentaje de limo es alrededor de un 50%, donde el porcentaje de arena es bajo y
aumenta acercándose a la costa. En las estaciones ubicadas en el golfo Corcovado
predominan las arenas y arenas limosas y en zonas cercanas a la costa donde aumenta la proporción de grava, salvo en la estación 15 donde predomina el limo. Las playas
se caracterizan por sedimentos gruesos grava o grava arenosa (Tabla III).
Mineralogía
Los análisis de difracción de Rayos X revelaron una composición mineralógica
muy similar en los sedimentos analizados de las diferentes estaciones (Tabla III). Los
minerales identificados corresponden a plagioclasa que es la fase dominante, clinocloro,
anfibol, cuarzo, illita/moscovita y en algunas estaciones se identificó smectita, augita
y feldespato potásico.
La asociación de minerales (plagioclasa, feldespato potásico y cuarzo) indican
una procedencia de rocas igneas ácidas. La augita es común en rocas plutónicas y
volcánicas básicas. El anfibol puede provenir de rocas metamórficas básicas o por
alteración de piroxenos de gabros. El clinocloro es un mineral esencial de numerosas
rocas metamórficas.
La illita y la smectita son los minerales de arcillas más abundantes en los sedimentos marinos modernos. La illita predomina en zonas climáticas temperadas a frías
y la smectita ha sido encontrada en regiones de intensa actividad volcánica. La illita
puede derivar de la meteorización química (hidrólisis) de filosilicatos primarios (micas,
clorita), que pueden provenir de rocas ácidas y de rocas metamórficas (filitas, esquistos).
— 219 —
Crucero CIMAR 10
Los contenidos de los diferentes elementos se presentan en la Tabla IV.
Las concentraciones de Cu en los sedimentos superficiales presentan valores
relativamente más altos en la zona del fiordo Reñihue, donde el valor promedio es de
50 ppm. Este valor es más alto que los encontrados (promedio 33 ppm) en el golfo de
Arauco (Pineda, 1999).
Las concentraciones de Zn son bastantes uniformes y van desde 34 ppm a 57 ppm
y el valor de 67 ppm que es el valor más alto se ubica en el fiordo Comau (estación 18).
Valores relativamente altos se encuentran asociados a sedimentos finos (fango) en el
golfo y fiordo Reloncaví (promedio 56 ppm). Las concentraciones de Zn en el área de
estudio son similares a las encontradas en el golfo de Arauco.
Las concentraciones de Pb son bastante uniformes y el rango es de 4,4 ppm a 9,8
ppm. En la estación 23, ubicada en el fiordo Reñihue se reconoce un enriquecimiento de
este metal (15 ppm). Si comparamos los valores obtenidos en este estudio con los obtenidos en el golfo de Arauco, estos últimos corresponden a concentraciones más altas (en
general, sobre 10 ppm en sedimentos fangosos). Los otros valores relativamente altos
están asociados a los fiordos y donde los sedimentos son fangos (Estaciones 5, 7 y 18) y
en la estación 1 (9,4 ppm) cerca de la ciudad de puerto Montt.
El Cd sólo se detectó en sedimentos fangosos y las concentraciones son bajas,
salvo en la estación 8, donde el valor es de 3,4 ppm.
— 220 —
Tabla I.
Porcentaje de materia orgánica en el área de estudio.
Muestra
1
2
3
4
5
6
7
8
9
12
13
14
15
18
20
22
23
Chaitén
% Mat. Org.
10,395
9,130
8,523
5,286
5,279
6,886
5,087
10,260
1,169
4,874
2,891
3,513
7,273
8,790
2,803
8,163
3,568
3,636
Ubicación
Golfo Reloncaví
Golfo Reloncaví
Golfo Reloncaví
Fiordo Reloncaví
Fiordo Reloncaví
Fiordo Reloncaví
Fiordo Reloncaví
Golfo Reloncaví
Golfo Corcovado
Golfo Corcovado
Golfo Corcovado
Golfo Corcovado
Golfo Corcovado
Fiordo Comau
Golfo Corcovado
Fiordo Reñihue
Fiordo Reñihue
Muelle Chaitén
Tabla II. Porcentaje de sedimentos en diferentes estaciones.
Muestra
1A
4A
5A
6-1
7A
8A
D1-A
D1-B
11 A
11 B
14 A
15 A
18 A
20 A
23 A
23-1
23-2
28 B
29 B
39
39-1
39-2
45-1
50
grava %
14,47
58,04
57,68
0,57
44,49
96,91
6,77
8,30
4,28
34,48
arena %
limo %
arcilla %
1,62
47,54
1,12
81,25
0,17
0,58
95,53
41,96
42,31
99,38
63,90
0,85
3,13
59,51
14,87
53,52
3,04
99,75
92,55
90,71
94,95
95,71
64,43
58,74
56,65
34,32
73,16
41,74
18,14
25,72
62,79
50,08
4,47
36,99
49,34
0,02
0,05
25,30
71,38
61,47
30,44
75,71
1,99
0,05
0,25
0,68
0,96
5,05
0,01
1,09
36,98
— 221 —
10,80
27,77
35,41
10,05
9,43
4,28
fango %
4,28
Observaciones
Golfo Reloncaví
Fiordo Reloncaví
Fiordo Reloncaví
Playa-río Puelo
Fiordo Reloncaví
Golfo Reloncaví
Playa-Pta. Perhué
Playa-Pta. Perhué
Playa-Pta. Chilen
Prof.: 3 m
Golfo Corcovado
Golfo Corcovado
Fiordo Comau
Golfo Corcovado
Fiordo Reñihue
Prof.:12 m
Playa
Canal Lemuy
Sur Isla Lemuy
Golfo Corcovado
Prof.: 3 m
Prof.: 2 m
Is. Tic Toc (5 m)
Golfo Corcovado
Crucero CIMAR 10
Tabla III. Sedimentos analizados de las diferentes estaciones.
Muestra
Plagioclasa Feld-k
1a
4a
5a
7a
8a
14a
15a
18a
20a
23a
50a
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++Fase dominante
Cuarzo Clinocloro
+
-
+
+
+
+
+
+
++
++
+
+
Anfibol
Illita/
Smectita
+
+
+
+
+
+
++
+
+
++
+
+
+
+
+
+
++
++
++
+
+
+
+
+
+
+
+
+
++
+
+
+
++ Fase presente
Muscovita Augita
++
+?
+?
-
+
+
+
+
-
+ Fase menor
Tabla IV. Concentraciones de diferentes elementos en sedimentos.
Muestra
%Al
Cu
Zn
(ppm)
Pb
(ppm)
Ni
(ppm)
Cd
(ppm)
% Fe
(ppm)
1a
4a
5a
7a
8a
14
15a
18a
20a
23a
5,10
6,66
5,61
7,51
5,20
6,03
5,99
6,64
6,38
7,00
29
51
43
57
30
13
19
47
13
32
56
55
54
52
57
43
46
67
36
34
9,4
7,1
9,8
6,9
6,5
5,5
4,4
9,8
4,8
15,0
38
21
30
91
PEN
19
25
31
37
10
0,4
0,2
inf.a 0,1
inf.a 0,1
3,1
inf.a 0,1
inf.a 0,1
0,4
inf.a 0,1
inf.a 0,1
2,82
4,50
4,74
4,51
3,76
5,46
3,53
4,30
3,73
2,77
— 222 —
P. Montt
CIMAR 10 Fiordos
Estaciones de Muestreo
7
1
6
2
42º
S
8
10
11
5
4
9
13
12
3
14
15
17
16
18
Castro
21
24
41
20
26
19
27
25
28
31
35
43º
G. Corcovado
34
46
37
38
40
42
44
48
Ba. Tic-Toc
Boca del Guafo
44º
75,0º W
33
36
43
39
49
23
32
30
29
47
50
74,0º
Figura 1: Ubicación de las estaciones de muestreo.
— 223 —
45
73,0º