ESTUDIO DE METALES EN SEDIMENTOS LITORALES DE SONORA, MÉXICO.

Trabajo recibido el 27 de agosto de 1987 y aceptado para su publicación el 9 de marzo de 1988.

RESUMEN

INTRODUCCIÓN

El objetivo de este estudio es determinar y analizar la presencia de metales de interés económico contenidos en sedimentos de playa del Estado de Sonora, así como sus relaciones con diversos parámetros granulométricos.

La importancia de efectuar este estudio es contar con una primera información de sedimentos litorales de Sonora, como parte del Proyecto de Sedimentología de Playas de México que se desarrolla en el Instituto de Ciencias del Mar y Limnología de la Universidad Nacional Autónoma de México.

Se intenta que este estudio contribuya al conocimiento de los recursos minerales del mar que pueden existir dentro de los litorales de México. Se considera que las investigaciones sedimentológicas, con este énfasis, son muy escasas en nuestro país, a pesar de que se cuenta casi con 10,000 km de litoral y por tanto se espera que las posibilidades de encontrar depósitos de placer sean relativamente altas.

Dentro de la literatura antecedente se pueden señalar los trabajos efectuados por Lancin y Carranza-Edwards (1976), Carranza-Edwards (1980), Martín-Barajas (1982), Martínez-Bringas y Javier-Castro (1982), Díaz-García (1984), Carranza-Edwards (1986) en los cuales se trata sobre estudios sedimentológicos del litoral Pacífico de México. Asímismo, Carranza-Edwards, Márquez-García y Morales de la Garza (1986) destacan la importancia de los sedimentos de plataforma próximos al litoral de Guerrero, que presentan una alternativa como posible recurso mineral del mar.

El área de estudio comprende doce localidades de playa ubicadas desde el Golfo de Santa Clara al norte, hasta Las Bocas al sur (Fig. 1).

El litoral de Sonora constituye el límite occidental del estado, el cual presenta una amplia llanura costera dentro de la provincia fisiográfica conocida como Zona Desértica de Sonora (Alvarez, 1961).

De acuerdo con Morán-Zenteno (1984) existen afloramientos del Precámbrico Metamórfico cercanos a las localidades de Las Conchas (Lám.1c) y Santo Tomás (Lám. ld). Entre El Desemboque (Lám. 2a) y San Carlos (Lám. 3a) son comunes los afloramientos de rocas plutónicas mesozoicas. Existen algunos afloramientos de rocas volcánicas del Oligoceno-Mioceno entre El Colorado (Lám.2d) y San Carlos y de volcanismo básico pliocuaternario entre el Puerto de La Libertad (Lám.2b) y San Carlos.

Una característica peculiar del litoral sonorense es el amplio rango de mareas hacia la porción septentrional del Golfo de California. En Puerto Peñasco, ubicado entre las localidades de la Cholla y Las Conchas, la máxima pleamar registrada es de 3.816m y la bajamar máxima registrada es de -3.926m (Servicio Mareográfico Nacional, 1980). Más hacia el norte, en las cercanías de la desembocadura del Río Colorado el rango de marea alcanza hasta 10.1m (Sandusky, 1969).

Figura 1. Área de estudio.

El trabajo de campo se efectuó hacia finales de octubre y principios de noviembre de 1983. Las muestras de sedimentos consideradas en este estudio se colectaron en la parte alta de las playas localizadas en la figura 1 (Lám.1, 2 y 3). El análisis granulométrico de las muestras se hizo en el Laboratorio de Sedimentología del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología (ICMyL), de acuerdo con la metodología sugerida por Folk (1974). A partir de los datos granulométricos obtenidos se elaboraron las curvas granulométricas acumulativas (Fig.2) y se obtuvieron los parámetros granulométricos (Tabla 1). Los datos de madurez textural y clan mineralógico (Tabla 2) se obtuvieron de acuerdo con el método que Folk (1974) recomienda.

La fracción de arena fina y de arena muy fina (2 a 4 ø) se separó de la muestra original, por ser en esta fracción en la cual cabe esperar una mayor concentración de metales. En el Laboratorio de Química Marina del ICML se sometió dicha fracción a un proceso de digestión ácida (agua regialácido fluorhídrico en la proporción 15 ml/25ml) en bombas de digestión Parr de 125 ml de capacidad. Los extractos se trataron con una solución saturada de ácido bórico y llevados a un volumen final de 50 ml. Las lecturas de concentración de metales (Tabla 3) se hicieron en un espectrofotómetro de Absorción Atómica Varían 475.

En el Instituto de Investigaciones en Materiales de la UNAM, se identificaron los minerales que aparecen en la tabla 4, por difracción de Rayos X. La determinación se hizo tanto para la fracción de arena fina (2 a 3) como para la fracción de arena muy fina (3 a 4).

Lamina I. Localidades de playas muestreadas, a) Golfo de Santa Clara, b) La Cholla, c) Las conchas, d) Santo Tomás.

Lamina II. Localidades de playas muestreadas, a) El Desemboque, b) Puerto de la Libertad, c) Bahía Kino, d) El Colorado.

Las muestras de sedimentos recolectados varían en tamaño gráfico promedio desde arenas finas (2.26 ø) hasta matatenas pequeñas (-2.13 ø) Su clasificación varía desde bien clasificadas (0.26 hasta muy mal clasificadas (3.31 ø). El grado de asimetría gráfica inclusiva varía desde sedimentos muy asimétricos hacia tamaños gruesos (-0.76) hasta muy asimétricos hacia tamaños finos (0.36). La curtosis fluctúa desde sedimentos platicúrticos (0.44) hasta sedimentos extremadamente lepocúrticos (Tabla 1).

Como puede verse el rango en que se presentan las diversas medidas de tamaños es muy amplio. De manera gráfica se aprecian claramente estas variaciones. En la figura 2, se observan dos grupos de curvas acumulativas: a) las que corresponden a las localidades de La Cholla, Puerto de La Libertad, El Colorado, San Carlos y Las Bocas, las cuales contienen grava en diferentes proporciones y b) las que corresponden al resto de las localidades de playa, las cuales no contienen grava y son además muy parecidas entre sí.

Las muestras del primer grupo se presentan mal clasificadas y muy mal clasificadas, en tanto que las muestras restantes son mejor clasificadas.

Se observa que en las muestras que contienen grava consistente de fragmentos de roca hay porcentajes relativamente altos de arena fina, no así cuando se trata de grava constituída por fragmentos de concha, como es el caso de la muestra de sedimentos recolectada en Las Conchas (Tabla 1).

Lamina III. Localidades de playas muestreadas, a) San Carlos, b) Cochori, c) Huatabampito, d) Las Bocas.

Por otro lado, cuando los sedimentos están próximos a promontorios rocosos se tiene principalmente sedimento de grano grueso, variable entre matatenas y arena media (Tabla 1, láminas I, II y III). En contraste, cuando no hay promontorios rocosos o cuando el litoral está asociado con extensas llanuras costeras, el sedimento tiende a ser de material más fino y mejor clasificado.

Así pues, si los promontorios rocosos están próximos al ambiente litoral muestreado, entónces el sedimento es más grueso y su clasificación más pobre; notándose que cuando hay grava, la desviación estandar gráfica inclusiva es mayor que 1 y cuando solamente hay litoral arenoso, el sedimento presenta un valor menor que 1.

Con excepción de la muestra de Puerto de La Libertad, el resto es o de muestras simétricas o de asimetría negativa. En la muestra de Puerto de La Libertad (Lám, 2b) se tiene material muy asimétrico hacia tamaños finos. Para este caso se tiene el mayor tamaño gráfico promedio y el máximo contenido de gravas (Tabla 1) presentando una curva acumulativa bimodal (Fig. 2).

Desde el punto de vista composicional se destaca que los sedimentos arenosos estudiados contienen cantidades relativamente altas de feldespatos si se les compara con muestras similares del Estado de Chiapas (Carranza-Edwards, 1986), en donde predominan las litarenitas. El hecho de que en el litoral del Estado de Sonora predominen las feldsarenitas y las feldsarenitas líticas se puede deber a que en este litoral el intemperismo químico sea de menor relevancia que en el Estado de Chiapas, toda vez que en la llanura costera del Estado de Sonora se tiene un clima de tipo desértico lo cual permite una mayor durabilidad a los detritos feldespáticos.

Figura2.Curvas Acumulativas.

TABLA 1 PARÁMETROS GRANULOMÉTRICOS Mz0= TAMAÑO GRÁFICO PROMEDIO; I= DESVIACIÓN ESTÁNDARD GRÁFICA INCLUSIVA; Ski= GRADO DE ASIMETRÍA GRÁFICA INCLUSIVA; KG= CURTOSIS GRAFICA; G= % DE GRAVA; A= % DE ARENA; L= % DE LODO; AF= % DE ARENA FINA; AMF= % DE ARENA MUY FINA

Inclusive en los sedimentos rudáceos (Tabla 2) se encuentran presentes los feldespatos, como en el caso de los sedimentos de Puerto de La Libertad y de El Colorado, a los cuales se les puede clasificar, siguiendo el criterio señalado de Folket al (1970) como litarudita polimíctica y volcarudita, respectivamente. Ambos sedimentos son texturalmente submaduros, posiblemente debido a la proximidad de los promontorios rocosos asociados (Láms. IIb y IIc), considerando que estos sean la principal área-fuente del material encontrado en dichas localidades.

TABLA 2 PARÁMETROS TEXTURALES Y COMPOSICIONALES c= CUARZO, f= FELDESPASTO, f.r.= FRAGMENTOS DE ROCA, F= FELDSARENITA, FL= FELDSARENITA LÍTICA, SF= SUBFELDSARENITA, LRP= LITA RUDITA POLIMÍTICA, VR= VOLCADURITA, M= MADURA, sM= SUBMADURA

Los sedimentos recolectados o son maduros o son submaduros, siendo más abundantes estos últimos y los cuales se asocian a la cercanía de litoral rocoso.

Las muestras maduras corresponden a arenas medias o a arenas finas y las submaduras varían desde arena fina hasta grava de matatenas muy grandes arenosa.

Posiblemente las muestras de arena del Golfo de Santa Clara y de La Cholla deban su madurez por encontrarse en la porción norte del Golfo de California, en donde las corrientes de marea son de alta energía, lo que propicia la abrasión y el redondeamiento de los granos de cuarzo.

En cuanto a los diversos metales analizados (Tabla 3) en la fracción de arrena fina + arena muy fina (2 a 4 ø ) sólo se encontraron concentraciones interesantes de estaño, aluminio, fierro y titanio.

TABLA 3 CONCENTRACIÓN DE METALES EN LA FRACCIÓN 2 A 4 o T= TRAZAS; N.A.= NO SE ANALIZÓ

En el sedimento de Bahía Kino el estaño se presenta en forma anómalamente alta (0.47%) si se le compara con el resto de las demás localidades, siendo 5 veces superior al valor promedio. El aporte de este metal puede estar dado por las rocas intrusivas ácidas del Cretácico que afloran al norte y al sur de Bahía Kino, pues de acuerdo con Park y Mc Diarmid (1964) el estaño se asocia con este tipo de rocas. No obstante, en las localidades 6 y 8 no se encontraron concentraciones análogas, pese a ser geológicamente similares, lo cual hace considerar que la fuente de aporte no es suficientemente clara.

El valor promedio de aluminio es de 4.2%, con un maximo de 6.11% en el sedimento de Huatabampito y un mínimo de 1.44% en el sedimento de Las Conchas (Tabla 3). La presencia de aluminio se puede explicar en función del contenido de feldespatos (Tablas 2 y 4), siendo los valores obtenidos relativamente bajos, pues debe recordarse que el análisis se efectuó para la fracción 2 a 4 ø, y en esta fracción no es común encontrar cristales de feldespato, sino más bien fragmentos de los mismos.

Los sedimentos más atractivos por su contenido de fierro + titanio son los de las siguientes localidades: El Desemboque, Bahía Kino y San Carlos. Se observa que a valores altos de fierro corresponden valores altos de titanio. Los minerales aportadores del fierro son la hematita y la magnetita (Tabla 4) y posiblemente el titanio se encuentre diseminado en magnetitas titaníferas.

En particular los sedimentos de las localidades de Bahía Kino y de San Carlos son aún más atractivos, pues la magnetita se encuentra en ellos como granos sueltos, más que en inclusiones en cuarzo.

En el estudio de la fracción de rayos X se encontró cuarzo en todas las muestras en la fracción de arena fina y en 6 de las 8 muestras de arena muy fina analizadas (Tabla 4). La gran abundancia de cuarzo se hace patente especialmente en la arena fina con gránulos de la Playa de San Carlos (Tabla 2), la cual se ubica dentro del grupo de las subfeldsarenitas.

TABLA 4 IDENTIFICACIÓN DE MINERALES POR DIFRACCIÓN DE RAYOS X EN LAS FRACCIONES DE ARENA FINA Y DE ARENA MUY FINA

La calcita detectada en las muestras de La Cholla y de Las Conchas se puede explicar por la influencia de las rocas de playa ("beach rock"), las cuales se forman en dichas localidades (Jones, 1975; Rose, 1976) o bien por la presencia de restos de conchas de moluscos como es el caso de la muestra de la localidad de Cochori (Tabla 4).

Finalmente, no se aprecia una relación directa entre el tamaño de grano y el contenido de metales, como por ejemplo, la muestra con mayor porcentaje de arena fina y de arena muy fina es la de El Desemboque, la cual tiene 85% de material en la fracción 2 a 4 ø y solamente tiene 22.89% de fierro, en tanto que en la muestra de Bahía Kino, la fracción de 2 a 4 ø se encuentra en un 57.26% y no obstante su contenido en fierro es de 42.66%. Aparentemente la fuente de aporte juega un papel muy importante, toda vez que Bahía Kino se encuentra relativamente cerca de los yacimientos de fierro de Piedras Negras, Son. y de El Chorro, Son. (Salas, 1975).

No obstante de que el rango de variación de las medidas de tamaño es muy amplio, se puede concluir que las muestras que no contienen grava están mejor clasificadas y que en las muestras que contienen grava constituída por fragmentos de roca el contenido de arena fina es relativamente alto.

En el total de las muestras el feldespato se encuentra en altas concentraciones, alcanzando concentraciones hasta de 60 %, a pesar de lo plano y extenso de la llanura costera. Esto hace suponer que el principal aporte de material está en el mismo litoral, o que las condiciones de aridez del área estudiada son tales que el intemperismo químico juega un papel de poca importancia, o ambas posibilidades.

El hecho de que la provincia tectóníca sea la misma para todas las localidades estudiadas hace suponer que la madurez textural esté controlada principalmente por la distancia entre el área fuente y el área de depósito, así como por el ambiente de esta última, pues los sedimentos son submaduros y maduros.

La fuente de suministro aparentemente influye en las concentraciones de metales en los sedimentos estudiados, siendo el fierro el metal encontrado en mayor concentración en la fracción de 2 a 4 ø, en la cual se le contó hasta en un 42.66%.

El fierro se encuentra en forma de hematita y de magnetita, sea en inclusiones en cuarzo o en granos sueltos en las playas El Desemboque, Bahía Kino y San Carlos, siendo esta última la más atractiva, toda vez que además de su asociación con titanio, se le encuentra principalmente como magnetita detrítica en sedimentos de arena fina con grava de gránulos, lo cual facilitaría la separación de la magnetita mediante tamizados.

Finalmente cabe señalar que en la feldsarenita fina, submadura, de Bahía Kino se encontró un valor anómalamente alto de estaño, asociado posiblemente a las rocas intrusivas ácidas que afloran en las cercanías de dicha localidad.

Se agradece a las autoridades del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología de la UNAM, las facilidades brindadas para el desarrollo de este trabajo.

Asímismo, a la Quim.Leticia Baños del Instituto de Investigaciones en Materiales se le agradece el apoyo técnico relativo a la determinación de minerales mediante la difracción de Rayos X.

Nuestro reconocimiento al Quím. Moisés Mendelewics Goldwaing y al Pas. de Ing. Juan Reyes Rebolledo por su valiosa participación durante los trabajos de campo.

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