ESTUDIO SEDIMENTOLÓGICO DE PLAYAS DEL ESTADO DE OAXACA, MÉXICO

Trabajo recibido el 8 de octubre de 1986 y aceptado para su publicación el 31 de marzo de 1987.

RESUMEN

INTRODUCCIÓN

Este estudio forma parte del Programa de Sedimentología de las Playas de México del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, dentro del cual se tiene entre otros objetivos el de contribuir al conocimiento sedimentológico básico de las Playas de México a nivel regional.

No obstante, que las playas son acumulaciones de material suelto que se encuentran en la zona de influencia de la acción del oleaje (King, 1972), y están sujetas a grandes variaciones morfológicas y sedimentológicas, uno de los objetivos del mencionado programa, es establecer una caracterización espacial de los sedimentos litorales, antes de proceder a su caracterización temporal.

Otro de los objetivos de este estudio es interpretar el posible control que la tectónica ejerce sobre los sedimentos de algunas de las playas del estado de Oaxaca.

Asimismo, se tiene en este estudio la finalidad de detectar sedimentos litorales que por su composición mineralógica reflejan algún interés de tipo económico.

Los estudios sedimentológicos del litoral mexicano son poco numerosos, especialmente si se consideran los 9,753 km de litoral. Al respecto se puede citar que Lancin y Carranza Edwards (1976) realizaron un estudio sedimentológico de la Playa de Santiago, en el Estado de Colima, en donde se encontraron elevadas concentraciones de minerales pesados en algunas de las muestras de sedimentos de dicha playa.

Al estudiar ambientes sedimentarios recientes de la Llanura Costera Sur del Istmo de Tehuantepec, Carranza-Edwards (1980) observó que tanto en sedimentos fluviales como litorales se presentan condiciones propicias para la acumulación de minerales pesados, dado que en los ríos y playas de la zona los niveles de energía son mayores dentro de los diversos ambientes analizados en este trabajo.

En la Playa El Cayacal, del Estado de Guerrero, Martín Barajas (1982) encuentra un depósito de arenas titano-ferríferas por alta concentración de ilmenita y magnetita, especialmente en la fracción de 2 a 3ø y además señala que la actividad tectónica de esa área se refleja en la naturaleza de los sedimentos estudiados.

Martínez-Bringas y Javier-Castro (1982) realizan dentro del Programa de Sedimentología de las Playas de México, del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, un estudio sedimentológico regional de playas de los estados de Nayarit, Jalisco, Michoacán y Guerrero. En este trabajo observan que a una mayor pendiente del frente de playa corresponde un mayor tamaño de grano de sedimento, el cual regionalmente consiste Principalmente de litarenitas submaduras.

Recientemente, Carranza-Edwards (1986) al estudiar muestras de sedimentos litorales del Estado de Chiapas, observa que las mismas son similares entre si en granulometría, composición mineralógica y madurez textural, debido a que se ubican en una región geomórfica y geológica uniforme.

El área estudiada se encuentra en el litoral del Estado de Oaxaca (Fig. l).

Desde los límites con el Estado de Guerrero, hasta Salina Cruz la costa oaxaqueña pertenece a la provincia fisiográfica conocida como Zona Montañosa de la Costa del Suroeste (Alvarez, 1962). Frente a ella la plataforma continental es muy angosta y la costa es principalmente rocosa y solamente en escasas porciones se desarrolla una incipiente planicie costera. En esta zona predominan las costas primarias formadas por procesos diastróficos y en menor proporción costas secundarias sea por erosión, por oleaje o por depositación marina (Carranza-Edwards et al., 1975). Desde Salina Cruz hasta los límites de la República de Guatemala, se tiene una llanura costera en desarrollo, de amplitud moderada, asociada a una plataforma continental amplia.

Este litoral se caracteriza por contar con costas secundarias por depositación marina. Tectónicamente, el litoral de Oaxaca es parte de la costa de colisión continental, afectada por el contacto de la Placa de América con la Placa de Cocos (Carranza-Edwards et al. , 1975). Las rocas que afloran en las cuencas hidrológicas que drenan hacia el mar son de litología y edad muy diversa (Fig. l). En la mayoría de las localidades de playa estudiadas se reciben principalmente lo aportes de sedimentos provenientes de rocas metamórficas del Paleozoico y del Precámbrico, rocas intrusivas y extrusivas ácidas del Terciario y suelos del Cuaternario (SPP, 1981).

En el área de estudio el clima es tropical lluvioso con lluvias en verano. La temperatura en todos los meses es superior a 18°C y la precipitación es superior a 750 mm (Tamayo, 1970).

El rango de marea es menor de 2 m hacia el oeste de Salina Cruz y de 2 a 4 m hacia el este del mismo puerto (Davies, 1973). En ambos casos la marea es de tipo mixto (Instituto de Geofísica, 1978).

De acuerdo con las cartas mensuales de corrientes superficiales (Wyrtki, 1965), las próximas a las costas oaxaqueñas presentan en promedio velocidades menores de 03 nudos, con un máximo de 0.42 nudos medido en el mes de junio. Del mes de mayo al mes de septiembre la dirección de estas corrientes es principalmente de E a W, en tanto que el resto del año se presenta al W de Puerto Angel una corriente E-W y al E del mismo puerto la corriente tiene una dirección W-E.

De acuerdo con Strakhov (1967) el área de estudio queda comprendida dentro de una región de intenso intemperismo químico, en la cual la precipitación anual media fluctúa entre 1000 y 2000 mm.

La zona costera está sujeta a ciclones tropicales cuyas principales trayectorias tienen una dirección SE-NW. En el área de estudio ocurren olas con alturas de 2.4 metros o más con una frecuencia de 10 a 20 % al menos durante dos cuartas partes de un año (Meisburger, 1962).

En el mes de octubre de 1979 se efectuó un muestreo de sedimentos litorales del Estado de Oaxaca, en 37 localidades de playa (Fig. l), en las cuales se levantaron perfiles topográficos (Fig. 2) utilizando estadal, cinta y nivel de mano. Se recolectaron en total 114 muestras, distribuidas de la siguiente forma: 37 muestras en la zona infralitoral, cubierta por el agua de mar durante el reflujo y en profundidades menores de 1 m, 39 muestras en la zona mesolitoral, o sea la zona en la cual alterna el flujo y reflujo del agua una vez que la ola rompe y comprende desde los límites de humectación hasta el máximo reflujo y 38 muestras correspondientes a la zona supralitoral, en la cual la acción del viento deja sentir su efecto en los sedimentos que se encuentran secos.

Las muestras colectadas se tamizaron en el Laboratorio de Geología Marina del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, obteniéndose los parámetros texturales y las curvas granulométricas (Figs. 3 y 4) de los sedimentos, según la metodología sugerida por Folk (1974).

Por comparación con la Carta de Color Münsell (Kollmorgen Corporation, 1975) se determinó el color de los sedimentos, tanto en seco como en húmedo (Tabla 1).

Para determinar la composición mineralógica de las arenas de playa se utilizó un microscopio binocular Marca Will y mediante esquemas comparativos (Folk, 1961) se establecieron los porcentajes de cuarzo, feldespatos y fragmentos de roca, según la metodología sugerida por Folk (1974); con estos resultados se elaboró la figura 6.

Los núcleos de sedimentos colectados en la porción superior de la zona mesolitoral de las diversas playas fueron radiografiados en el Centro Médico de la Universidad Nacional Autónoma de México. Las condiciones utilizadas fueron 24 mA y 70 Kv. (Lám. II).

Con el propósito de contar con información relativa al contenido de metales en los sedimentos litorales, se seleccionaron 13 submuestras, correspondientes a la fracción 2.5 a 3.0 de acuerdo a las siguientes condiciones: a) que su color tuviese tonos oscuros y b) que el porcentaje de la fracción 2.5 a 3.0 fuese superior a 5%.

A estas submuestras se les practicaron análisis de fluorescencia de rayos X (Tabla 2) y de difracción de rayos X (Tabla 3) en el Instituto de Geología. Posteriormente a las mismas submuestras se les hicieron análisis de absorción atómica en el Instituto de Ciencias del Mar y Limnología.

En la Tabla 4 se muestran las concentraciones de metales obtenidos en las muestras de sedimento estudiadas. Adicionalmente a los elementos reportados en la Tabla 4, se midió la concentración de plomo y oro en las muestras, elementos que no se detectaron por lo que no se reportan en dicha tabla.

TABLA 1 COLOR DE LOS SEDIMENTOS

Continuación TABLA 1

Continuación TABLA 1

TABLA 2 ANÁLISIS POR FLUORESCENCIA DE RAYOS X EN LA FRACCIÓN DE 2-5 A 3.0 o

TABLA 3 ANÁLISIS POR DIFRACCIÓN DE RAYOS X EN LA FRACCIÓN DE 2-5 A 3.0 o

De las playas estudiadas, la más estrecha es la de Santa Cruz, la cual tiene una amplitud menor de 15 m, en tanto que la más amplia es la de Santa María del Mar con más de 60 m. (Figs. 1 y 2). Aparentemente la amplitud de las playas estudiadas podría relacionarse con factores tales como relieve, litología y cuenca de drenaje. Esto se cumple al comparar los perfiles de la figura 2 con la información del área de estudio, apreciándose que la amplitud es mayor cuando la playa se asocia con: 1) una litología correspondiente a suelos del Cuaternario, los cuales serían mejores aportadores de material hacia las playas en contraste con los cuerpos litológicos correspondientes a gneises o intrusivos, 2) un relieve suave, el cual corresponde con un mayor grado de denudación y por tanto los procesos agradacionales son de mayor impacto en la línea de costa a nivel de acumulaciones arenosas y 3) cuencas de drenaje de amplio desarrollo, las cuales reciben un mayor volumen de detritos, además la proximidad de las playas a los sitios de descarga de sedimentos fluviales también contribuirá a que las acumulaciones arenosas de las playas sean más amplias.

Tabla 4

La máxima altura de ola estimada es del orden de 3 m, y se registró hacia la porción occidental del Estado de Oaxaca, en las playas de Puerto Escondido y de Barra de Colotepec. En estas dos playas junto con las de San Agustín, Bahía de Xipolite y Chipehua se Regaron a registrar hasta dos rompientes buzantes simultáneas (Fig. 2).

El hecho de que se presenten hasta dos rompientes buzantes continuas en esos perfiles debería reflejarse en el tipo de perfil, si se toma en cuenta que la rompiente es uno de los factores responsables de la forma de perfil (Weyl, 1970). Aparentemente la presencia de dos rompientes buzantes se relaciona con perfiles rectos más que cóncavos o convexos, como puede verse en los perfiles 7, 8, 15, 16 y 30 de la figura 2.

Con la finalidad de ver sí hay alguna relación entre la morfología de los perfiles y el estado de la marea se tomaron en cuenta los perfiles más cercanos a la Estación Mareográfica de Salina Cruz, encontrándose que los perfiles son convexos o lineales sin importar que la marca sea menguante o creciente. Esto puede explicarse por el hecho de que los rangos de marea son del orden de 2 m (Instituto de Geofísica, 1978).

De acuerdo con Ottmann (1967) las playas que exhiben en sus partes bajas un perfil cóncavo y en sus partes altas un perfil convexo son playas que se encuentran en crecimiento. De ser esto cierto, se podría pensar que las playas 5, 22, 24, 25 y 26, que corresponden con playas de bolsillo, se encuentran en tal condición, lo cual no parece lógico dado que los aportes de material deben ser relativamente bajos por asociarse con una costa acantilada.

Realmente la morfología de las playas está en equilibrio dinámico con la energía de oleaje incidente, actuando las playas como disipadores de energía (Pethick, 1984). Las playas reciben alta energía por olas grandes y pronunciadas, en tanto que la energía recibida es baja si las olas son aplanadas. Esto se confirma en las playas 7 y 8, las cuales exhiben las rompientes más pronunciadas y perfiles suaves y extensos, lo cual permite una buena disipación de energía de oleaje.

Con excepción de las muestras de sedimentos de las playas 20, 21, 23 y 36 (Figs. 1 y 3) las curvas granulométricas de los sedimentos litorales estudiados resultan muy similares entre sí. Esto se puede deber a que los procesos físicos que controlan la distribución de tamaños de las arenas de playa actúan en términos generales de manera uniforme. En particular se observa que el material que se encuentra en suspensión resulta menor de 1 % (Fig. 3) lo cual se refleja también en la claridad de aguas costeras, las cuales son pobres en sedimentos suspendidos. En parte esto obedece a que el litoral rocoso (Lám. I) se encuentra influenciando a las playas estudiadas, existiendo solamente costas bajas y arenosas hacia la porción oriental del litoral oaxaqueño (Fig. 1, playas 35, 36 y 37).

Es de llamar la atención que dentro del total de las muestras estudiadas (Fig. 4) existe una predominancia de arenas medias, moderadamente bien clasificadas, simétricas y mesocúrticas. Para un estudio similar realizado en el Estado de Chiapas (Carranza-Edwards, 1986) se encontró precisamente que las arenas presentan el mismo tipo de predominancias. Esto hace prensar que independientemente de que se trate de playas asociadas a costas acantiladas o de playas de costas bajas arenosas, el ambiente litoral podría caracterizarse a través de sus parámetros granulométricos; lo cual requiere de un mayor número de análisis de sedimentos de playa.

En la Figura 4 se nota que hay una tendencia a que se presente un mayor número de muestras de arena muy gruesa en la zona infralitoral; esto podría explicarse por niveles más altos de energía que están actuando en la zona infralitoral por la acción del oleaje, permaneciendo entonces material detrítico relativamente más grueso que en las otras dos zonas litorales.

También en la zona infralitoral se presenta una tendencia a una menor clasificación de material arenoso, lo cual podría explicarse por una mayor variabilidad en la energía de las corrientes litorales y del oleaje, además de que en este último el flujo es turbulento, en tanto que en la zona mesolitoral el flujo es principalmente laminar, siendo entonces esta zona en la que se presenta un mayor número de muestras mejor clasificadas.

De las tres zonas litorales, la mesolitoral es la que presenta un mayor número de muestras de sedimentos con asimetría hacia tamaños finos (Fig. 4). Esto quizá se deba a que por rodamiento de las partículas más gruesas estas sean retiradas por flujo laminar de la zona mesolitoral, dentro de la cual se encuentra el frente de playa.

En relación a la curtosis se aprecia que en cada una de las tres zonas siempre predominan las muestras mesocúrticas, al igual como sucede con el total de las muestras.

Lámina 1. Playa Tangolunda, B) Playa Vacocho (b), C) Playa Carrizalillo, D) Litoral rocoso próximo a la Playa de Puerto Angelito, E) Playa de Puerto Angelito, F) Playa de Puerto Escondido, G) Barra de Colotepec, H) Playa de Magueyito.

Figura 4. Histogramas sobre medidas de tamaño, uniformidad, asimetría y curtosis.

En cuanto al ordenamiento interno de las estructuras se encontró que tanto las trincheras como las radiografías de núcleos colectados presentan laminaciones que en ocasiones tienen fuertes inclinaciones (Lám. 2), como es el caso de los núcleos de las playas de Puerto Escondido y el Tejón. Los núcleos se tomaron hacia la parte alta de la zona de flujo y reflujo (zona mesolitoral) y de acuerdo con Clifton (1969), la laminación es una estructura sedimentaria que resulta de la segregación de granos debida al reflujo de la ola y se caracteriza por contener capas finas y/o ricas en minerales pesados en la base de una unidad de sedimentación y capas de material grueso y/o pobre en minerales pesados en la parte alta de cada unidad. Esto es, se trata de estructuras caracterizadas por una graduación textural inversa que depende de la amplitud de la corriente del lecho en el momento del reflujo. Esta a su vez dependerá del tamaño de grano, pendiente del frente de playa e intensidad del oleaje.

Lámina 2. Radiografías de núcleos: a) Manialtepec, b)Puerto Escondido (a), c) Puerto Escondido (b), d) Barra de Colotepec, e) Santa Elena (a), f) Santa Elena (b), g) San Agustín, h) Puerto Angel, i) Chahuey, j) El Arrocito, k) Tangolunda (b), 1) Punta Arena, m) EI Tejón., n) El conejo, o) El Magueyito, p) Chipehua, q) Salinas de Marquéz, r) La Ventosa, s) San Mateo del Mar, t) Santa María del Mar, u) Aguachil.

Las variaciones del tamaño de grano deben responder en parte a las variaciones en el aporte de sedimentos por vía fluvial, a través de los arroyos y ríos que drenan los detritos provenientes de la Sierra Madre del Sur, o bien a las variaciones en la intensidad y dirección de las corrientes litorales. Por otro lado las diferencias en los ángulos de las laminaciones cruzadas (Lám. 2) pueden estar asociadas a variaciones en la pendiente de los frentes de playa y los altos valores de dichos ángulos no reflejan necesariamente el origen que Hoyt (1962) asocia con las barras arenosas; si no posiblemente variaciones en la intensidad del oleaje que actúa en el frente de las playas. La pendiente del frente de las playas estudiadas (Fig. 5) varía entre 2.20 grados (Playa El Conejo) y 10.85 grados (Playa San Agustín) y en dicho frente de las playas el tamaño gráfico promedio varía entre -0.99 phi (Playa Arrocito) y 2.16 phi (Playa Chipehua). Como se observa en la figura 5, no hay una relación directa entre la pendiente del frente de playa y el tamaño gráfico promedio. En este sentido Carranza- Edwards (1986), encontró un comportamiento similar en sedimentos del litoral chiapaneco.

En el caso de la distribución de valores de tamaño gráfico promedio contra la pendiente del frente de playa, las muestras de Oaxaca parecen presentar una curva de tipo senoidal en dicha figura. Aquí se presentan valores bajos de la pendiente en el rango de arena gruesa y valores altos en el rango de arenas medias, presentándose una relación inversa para las muestras del frente de playa, correspondientes a las localidades 3, 4, 9, 12, 15, 18, 26, 35 y 36.

De acuerdo con Dubois (1972) la relación inversa entre el tamaño de granos y la pendiente se pueden deber a concentraciones altas de minerales pesados. No obstante, el Mz (tamaño gráfico promedio) del sedimento correspondiente a dichos frentes de playa no es suficientemente fino como para esperar una posible influencia por minerales de alto peso específico. En las submuestras analizadas por diversos metales se observa (Tabla 4) que mientras el tamaño gráfico promedio del sedimento es más fino entonces el contenido de metales es mayor, encontrándose que a medida que el tamaño de grano disminuye la pendiente también disminuye y hay un incremento en el contenido de fierro y titanio que son los metales que se encuentran en mayor concentración. También se aprecia en la misma tabla 4, que a un decremento en el tamaño gráfico promedio del sedimento corresponde un incremento en la concentración de manganeso.

Figura 5. Tamaño gráfico promedio del sedimento y su relación con la pendiente del frente, de playa.

De las muestras analizadas por absorción atómica las que presentan los valores más altos de Fe, Mn y Ti son las correspondientes a las localidades números 8, 14, 29 y 34, las cuales presentan principalmente (Tabla 1) colores pardos grisáceos oscuros y muy oscuros o grises y presentan además laminaciones. Posiblemente estos elementos se encuentran asociados, ya que particularmente en la porción meridional del Estado de Oaxaca hay depósitos de titanio en Pluma Hidalgo y de fierro en la Esperanza, La Ventosa y Niltepec (Salas, 1975). Por otro lado, de acuerdo con los resultados de fluorescencia de rayos X (Tabla 2) conviene destacar que los elementos más abundantes y presentes en todas las muestras fueron fierro y titanio, los cuales se encuentran en forma de magnetita e ilmenita (Tabla 3) según los análisis de difracción de rayos X obtenidos.

De acuerdo con la geología del área (Fig. l), cabe suponer que los principales aportes de estos elementos provengan de los gneisses del Precámbrico, los cuales se encuentran ampliamente distribuidos dentro de las cuencas hidrográficas que drenan hacia el Pacífico. Además, en la tabla 2 se aprecia la presencia de tierras raras, las cuales podrían relacionarse también con dichas rocas, al igual que el zirconio (Tabla 2).

Tanto en fluorescencia de rayos X como en absorción atómica se detectó plata en la fracción analizada (Tablas 2 y 4). Incluso en las muestras de las localidades de Manialtepec y de Escobilla se registraron por absorción atómica valores superiores a 290 ppm de plata, lo cual parece ser un valor relativamente anómalo sí se considera que se encuentra muy por arriba del promedio del total de submuestras estudiadas.

Asimismo, resulta conveniente señalar que aún cuando no fue posible analizar zirconio en absorción atómica, este elemento siempre se encontró presente en los análisis de fluorescencia de rayos X, y el mineral del cual proviene es el zircón (Tabla 3), este a su vez se derivaría de las rocas intrusivas ácidas que afloran hacia la porción meridional del Estado de Oaxaca (Fig. 1) y de alguna forma podrían relacionarse con la presencia de Xenotima con la cual existe afinidad.

Figura 6. Triángulo de clasificación mineralógica de los sedimentos.

El aluminio reportado en la tabla 4, quizá se pueda referir a los anfíboles y piroxenas detectados por difracción de rayos X (Tabla 3) y el manganeso a la presencia de granates, posiblemente espesartina. Finalmente, en cuanto a la composición mineralógica, se aprecia una gran abundancia hacia el sector correspondiente al clan de las felsarenitas (Fig. 6) lo que parece indicar que a pesar del clima propicio para un rápido intemperismo químico de los feldespatos, estos se encuentran en abundancia debido posiblemente a la continua generación de relieve. Lo anterior junto con el hecho de que más del 90% de los sedimentos muestreos en el litoral oaxaqueño son submaduros, parece indicar una estrecha relación entre la tectónica y la sedimentación del área estudiada.

1. Los sedimentos litorales estudiados se caracterizan por un predominio de arenas medias, moderadamente bien clasificadas, simétricas y mesocúrticas.

2. En la zona infralitoral el sedimento es más grueso que en la mesolitoral y en ésta es más grueso que en la supralitoral, reflejándose un mayor nivel de energía en las corrientes y olas que en los vientos que afectan la franja litoral.

3. En la zona mesolitoral las muestras están relativamente mejor clasificadas que en las otras dos, debido posiblemente al continuo flujo y reflujo que actúa en el frente de las playas.

4. En la zona infralitoral se aprecia una mayor asimetría hacia sedimentos gruesos, debido posiblemente a una menor acción clasificadora de partículas en este subambiente. Esto se refleja también en la mayor dispersión de muestras en relación a los clanes mineralógicos.

5. Las playas próximas a la desembocadura de ríos se caracterizan por tener sedimentos laminados en la zona mesolitoral, debido a la variación en los aportes continentales asociados por el régimen pluvial.

6. La tectónica activa del área de estudio deja sentir su influencia sobre los sedimentos litorales oaxaqueños al estar estos formados principalmente por felsarenitas submaduras.

7. Los análisis por fluorescencia y difracción de rayos X y por absorción atómica muestran que en la fracción 2.5 a 3.0 hay altos valores de fierro y titanio por magnetita e ilmenita, especialmente en las playas de Barra de Colotepec, Mazunte, La Colorada y La Ventosa. Además, se encontraron valores anómalos de Tierras Raras y algunos valores relativamente altos de plata.

8. Se recomienda que para futuras investigaciones relacionadas con el tema se efectúen estudios hacia la plataforma continental, toda vez que en los sedimentos más finos hay valores más altos de Fe, Mn y Ti.

Se agradece al amplio y valioso apoyo de las autoridades M Instituto de Ciencias del Mar y Limnología para la realización de este trabajo. Se reconoce especialmente la participación, durante alguna de las etapas de este trabajo a las siguientes personas: P. Martínez Martínez, E. Solleiro Rebolledo, G. Sánchez Lara, V. Díaz García y C. Navarro Ochoa.

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