4.- Prospección geoquímica

P. Higueras¹ y R. Oyarzun²

¹: Departamento de Ingeniería Geológica y Minera, Escuela Universitaria Politécnica de Almadén, Universidad de Castilla-La Mancha, Plaza M. Meca 1, 13400 Almadén, España.

²: Departamento de Cristalografía y Mineralogía, Facultad de Ciencias Geológicas, Universidad Complutense, 28040 Madrid, España.

Toma de muestras de sedimentos fluviales (Río Toro, Chile)

para la determinación de As, Cu, Zn.

Uno de los temas más importantes en geoquímica ambiental es el relacionado con la determinación del grado y extensión de la contaminación. Durante décadas los métodos de prospección geoquímica se utilizaron para detectar yacimientos minerales. Hoy, paradójicamente, estos mismos métodos se empiezan a emplear para determinar el alcance de la contaminación inducida por la actividad minera relacionada con esos mismos yacimientos minerales. La actividad minera genera residuos que se derivan de cuatro fuentes principales: 1) los gases expulsados por las chimeneas de las fundiciones, cuyos compuestos tarde o temprano precipitan en los suelos, a mayor o menor distancia de la fuente de emisión; 2) las escombreras (mineral dumps), con materiales supuestamente estériles pero ricos en minerales altamente reactivos en condiciones atmosféricas, entre estos, sulfuros de hierro, cobre, zinc, plomo, cobalto, mercurio, etc.; 3) de las balsas de estériles (tailings dumps), que similarmente a las escombreras, contienen sulfuros, los cuales a su vez fueron rechazados por el proceso concentrador; y 4) los estanques de solución (pregnant-barren solution ponds) que contienen especies tan nocivas como el cianuro, el ácido sulfúrico, y especies metálica tales como cobre o hierro.

Fuentes potenciales de contaminantes químicos en minería. A: expulsión de gases con SO₂ – As₂O₃ (Chuquicamata, Chile); B: escombrera con minerales de mercurio (Las Cuevas, Almadén); C: balsa de estériles con abundante pirita (Talcuna, Chile); D) estanque con solución cianurada y pila de lixiviación (Punitaqui, Chile).

Todo esto en lo que respecta a la minería, pero esta actividad no es la única que genera residuos solubles, susceptibles de ser movilizados, ya que prácticamente cualquier industria genera un rastro de residuos metálicos u orgánicos que solo en ocasiones son tratados previamente, y en general suelen ir a parar a suelos (y de ahí a las aguas subterráneas), ríos, lagos, o al mar.

¿Cómo detectar la extensión de la contaminación, y la intensidad de la misma? aquí es cuando los viejos métodos de la prospección geoquímica pueden ser de una ayuda inestimable. Dado que el principio básico de la prospección geoquímica se basa en detectar la dispersión de un determinado metal para detectar la fuente de emisión, esto es, el yacimiento mineral, sus principios son válidos también para poder trazar la extensión de un fenómeno de contaminación, ya que las reglas físico-químicas que gobiernan la dispersión de elementos químicos en el ciclo exógeno son las mismas. La dispersión de elementos químicos lleva a la formación de una zona geoquímicamente anómala, que denominaremos anomalía geoquímica. La anomalía geoquímica contrasta claramente con lo que podríamos denominar valores normales de un determinado elemento químico en el medio de dispersión (suelo, aguas, atmósfera). Aunque a veces una anomalía pueda ser obvia en términos numéricos (valores extremadamente altos de un elemento), la caracterización de la misma se lleva a cabo mediante un tratamiento estadístico, más o menos complejo, de la información. Definiremos dos conceptos básicos: 1) valor de fondo (background), que corresponde al valor normal de un elemento en un medio concreto; y 2) anomalía, que corresponde a una desviación estadísticamente significativa a partir del valor de fondo, por ejemplo, los valores que se encuentran sobre dos o tres veces el valor de la desviación estándar (x > 3s). Un concepto relacionado es de umbral (threshold), que corresponde al límite superior de las fluctuaciones de la media, en otras palabras, el límite inferior de los valores anómalos. Es importante tener en cuenta que durante el tratamiento estadístico de los datos geoquímicas puede aparecer más de una población, dando lugar a una población bimodal. En esos casos la segunda población puede ser considerada anómala en su globalidad y el umbral ser fijado en el límite entre ambas poblaciones. En este caso lo más probable es que la segunda población se encuentre relacionada con la anomalía geoquímica (fuente de emisión) que se busca.

Análisis poblacional. A la izquierda definimos la anomalía en función de los

datos que quedan sobre la media más 2 S; a la derecha tenemos una población bimodal,

los datos pertenecientes a la segunda población pueden ser considerados

como globalmente anómalos.

Por muy sofisticado y discriminante que sea el procedimiento estadístico utilizado para “tamizar” la información, la persona encargada de llevar a cabo el trabajo deberá utilizar además el “sentido común”, ya que cabe recordar que la estadística es tan buena (o mala) como quien la emplea. La utilización de procedimientos estadísticos sin un conocimiento adecuado de la geología de una zona o región puede llevar a errores de gran magnitud. Por ejemplo, la respuesta geoquímica de un elemento químico en una región caracterizada por rocas sedimentarias carbonatadas (e.g. calizas) no es igual a la de una donde las rocas corresponden a secuencias máficas (e.g. basaltos). Tanto los valores de fondo como los halos de dispersión serán diferentes. Así, valores que podrían ser considerados anómalos en la primera no tendrían por qué serlo necesariamente en la segunda.

Existen diferentes escalas a la que se puede llevar a cabo una campaña de prospección geoquímica: 1) de reconocimiento, que tiene un carácter orientativo, basada en mapas 1: 1.000.000 a 1: 500.000; 2) preliminar, donde se utilizan mapas 1: 200.000 a 1: 100.000; y 3) detallada, mapas 1: 50.000 y de mayor detalle. Los conceptos de prospección estratégica y táctica se relacionan con los anteriores, siendo la primera de carácter regional (orientativa), y la segunda de tipo local, sobre blancos (targets) previamente definidos en el estudio regional.

El tipo de muestras que se toman en prospección geoquímica son variadas: rocas, sedimentos fluviales, suelos, aguas, vapores, plantas. La elección depende de múltiples variables, entre ellas: 1) la fisiografía; 2) el marco geológico; 3) el tipo de anomalía que estamos buscando.

Contenidos del resto del Tema:

4.1.- Detectando anomalías geoquímicas mediante la utilización de diferentes tipos de muestras

4.1.1.- Geoquímica de suelos

4.1.2.- Sedimentos fluviales

4.1.3.- Aguas

4.2.- Biogeoquímica

4.3.- Bibliografía

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