INVESTIGACIÓN DE SEDIMENTOS DE PLATAFORMA EN EL ÁREA DE SAN ANTONIO DEL MAR, B.C., MÉXICO

Trabajo recibido el 20 de abril de 1988 y aceptado para su publicación el 1 de agosto de 1988.

RESUMEN

INTRODUCCIÓN

En la plataforma continental pueden existir diversos recursos minerales, entre los cuales se pueden citar: depósitos de placer, materias primas para la construcción y fosforitas (Clifton, 1968: Yancey y Lee, 1972; Jones y Davies, 1979; Carranza-Edwards, 1985; Carranza Edwards, 1987).

No obstante que México cuenta con una importante superficie de plataforma continental, cercana a los 500,000 km² son escasos los estudios sedimentológicos de semidetalle en esta área. Entre estos se pueden citar el de Carranza Edwards et al (1986) quienes hacen un estudio de los sedimentos de la plataforma continental del Estado de Guerrero, determinando zonas de altas concentraciones de arenas finas ricas en hierro y titanio, asimismo señalan una franja arenosa que puede ser una fuente importante de materia prima para la construcción.

En trabajos realizados en la Playa de San Antonio del Mar, B.C. (Carranza-Edwardset al, 1988, b) se reporta la existencia de arenas ricas en hierro y titanio, dicho estudio sirvió como antecedente para que en la plataforma continental adyacente a San Antonio del Mar se realizara un muestreo de sedimentos dentro de la Campaña Oceanográfica MIMAR I (MIMAR es acrónimo de minerales del mar).

Esta campaña fue dirigida por personal del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología (ICMyL) como parte del proyecto UNAM-CONACYT (clave PCCBBNA 022127) Titulado: "Investigación sobreorigen, procesos y distribución de minerales del piso oceánico del Pacífico en la Zona Económica Exclusiva de México".

Dicha campaña se realizó del 2 al 12 de diciembre de 1985 y en ella participó personal del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, del Instituto de Geología, del Consejo de Recursos Minerales y de roca Fosfórica Mexicana, SA. de C.V.

El objetivo particular del presente trabajo es determinar la distribución textural de los sedimentos del piso de la plataforma en las vecindades de San Antonio del Mar, así como las concentraciones de hierro y titanio asociados con dichos sedimentos.

El área de estudio se ubica frente a la costa pacífica de Baja California en el área de San Antonio de Mar y está comprendida entre los 30º39' y 31°20' de latitud norte y entre los 116° 06' y 116° 40' de longitud oeste (Fig. 1).

El clima que prevalece es semiseco o semiárido con régimen de vientos variables, pero con una dirección predominante al NW. Ocasionalmente se presentan fuertes vientos provenientes de las zonas áridas del este. La corriente marina principal es la de California, la cual fluye paralela a la costa en dirección sureste; en sentido opuesto circula la contracorriente de California que se manifiesta como una corriente superficial en la zona cercana a la costa cuando la corriente de California se aleja (Secretaría de Marina, 1974).

La porción continental de San Antonio del Mar pertenece a la provincia fisiográfica de Sierras de Baja California (Alvarez, 1962) constituida por granitos, granodioritas, rocas metasedimentarias, gneises, calizas, andesitas y riolitas. Las sierras que conforman la región se caracterizan por presentar una pendiente suave al oeste y una abrupta al este. El drenaje natural de la zona está caracterizado por corrientes intermitentes de la vertiente del Pacífico. Los principales ríos son San Vicente, San Antonio del Mar, San Telmo y San. Rafael.

La plataforma continental de San Antonio del Mar es amplia y de pendiente suave, la cual varía entre 0.23° y 0.40°, en promedio, presentándose la zona de mayor pendiente al W de Cabo Colonet (Fig. 2) donde la inclinación es de 0.07° y coincide con una costa formada por paredes acantiladas.

Por el contrario la zona de menor pendiente, ubicada al este-sureste de Cabo Colonet y al noroeste de Punta San Isidro coincide con la descarga de los Ríos San Telmo y San Rafael. (Fig. 3).

La plataforma posee una amplitud de aproximadamente 25 km y al parecer el cambio de pendiente se localiza a una profundidad mayor a los 100m lugar donde comienza elborderland continental (Moore, 1966).

El muestreo de sedimentos se efectuó a bordo del B/O "El Puma", mediante una draga tipo Smith McIntyre, la cual permite obtener muestras practícamente inalteradas. Se recolectó un total de 33 muestras de sedimentos distribuidos a lo largo de 9 transectos.

El posicionamiento horizontal de las estaciones se determinó por medio de satélite y radar (Fig. 3). La profundidad de las estaciones se estableció mediante la ecosonda del puente de mando del B/O "El Puma".

A bordo del buque se determinó el color del sedimento (Fig. 4) tanto en húmedo como en seco, utilizándose para tal fin las tablas de color de Munsell (1975).

El análisis granulométrico de los sedimentos se efectuó en el Laboratorio de Sedimentología del ICMyL, siguiendo las técnicas sugeridas por Folk (1969). La fracción mayor que 63 micras se separó por tamizado cada 1/4 de ø y la fracción menor se obtuvo por pipeteo a cada ø.

Los porcentajes de grava, arena y lodo se presentan en la figura 5, y los parámetros texturales en la figura 6.

En el Laboratorio de Química Marina del ICMyL se hicieron análisis de metales por absorción atómica. La extracción de metales del sedimento se hizo de acuerdo al método de Loring y Rantala (1977) y la concentración de metales se determinó en un equipo de absorción atómica Varian Mod. 475.

Figura 1. Localización del Arca de Estudio.

Para determinar la mineralogía de la fracción arcillosa ésta se extrajo de los sedimentos eliminándose previamente la materia orgánica con peróxido de hidrógeno al 35%. Posteriormente se lavó en el tamiz de 63 micras para después aforarse a 1 litro La muestra se agita durante 3 minutos y se extrae la fracción arcillosa sifoneando a 1, 2 y 4 horas. La muestra de arcilla se monta en un portaobjetos de acuerdo con la técnica de Biscaye (1965).

Figura 2. Batimetría. Isobatas en metros.

Figura 3. Estaciones y Toponimia.

La mineralogía de la fracción arcillosa (Tabla 1) se determinó en el Instituto de Geología. con un difractómetro Philips, Mod. 1130/00 usándose radiación Cukα con monocromador de grafito y filtro de niquel.

Por otro lado, en el Consejo de Recursos Minerales se hicieron análisis de fluorescencia y difracción de rayos X en diversas fracciones de las muestras colectadas en las estaciones 15 y 17 (Tablas 2 y 3).

En la figura 4 se presenta el color del sedimento húmedo (Fig. 4a) y del sedimento seco (Fig 4b). Para el primer caso se definen dos franjas paralelas a la línea de costa, correspondiendo la más somera, a sedimentos de color negro y gris muy oscuro mientras que la más profunda presenta colores olivo, gris olivo y gris olivo oscuro.

En cuanto al color del sedimento en seco se observa que éste es gris muy oscuro y gris hacia la línea de costa, reflejando la influencia del Arroyo San Vicente (Fig. 4b). Por otro lado, fuera de la influencia fluvial y en las zonas más profundas el tono olivo es dominante en los colores grises.

En particular el color del sedimento de la Playa de San Antonio del Mar es rico en arenas negras especialmente en las muestras más finas (Carranza- Edwards et al, 1988 b) que presentan concentraciones importantes de hierro y titanio.

Aún cuando no se observa una relación directa entre la distribución del color del sedimento (Fig. 4) y el patrón de isolíneas de grava, arena y lodo (Fig. 5) se aprecia que los sedimentos con más de 60% de arena corresponden sensiblemente con la franja de sedimentos de colores negros y grises, la cual se encuentra adyacente a la línea de costa.

En la misma figura 5 se ve que el contenido de grava se incrementa hacia las mayores profundidades, toda vez que hacia los 100 m de profundidad la concentración de grava es hasta de 50%, lo que posiblemente signifique que se trata de una antigua línea de costa.

Se observan 3 mínimos en la concentración de arena al norte de Cabo Colonet (fig. 5) a los que corresponden 3 máximos en la concentración de lodo presentándose este en valores superiores al 70%, y definiendo una franja ligeramente paralela a la línea de costa. Esto hace suponer que se trata de una zona de calma en lo referente al movimiento de masas de agua, sea por oleaje o por corrientes.

En la figura 6 se representan los resultados del análisis granulométrico, mediante las isolíneas de los parámetros texturales determinados. El tamaño gráfico promedio de los sedimentos (Mz) en las vecindades de la línea de costa corresponde con arenas muy finas y limos gruesos. En las cercanías de San Antonio de Mar las muestras son de arena fina, tornándose más grueso el sedimento hacia mayores profundidades.

Al sur de Punta Camalú (Fig 3) los sedimentos también se vuelven más gruesos (Fig.6) graduando desde arena muy fina hasta arena media. Por otro lado, la curva 3 ø que se encuentra frente a la desembocadura del Arroyo San Antonio del Mar, define un semicírculo que representa un incipiente desarrollo deltáico, esto último se refuerza a partir de las isolíneas del coeficiente de clasificación (Fig. 6) que presenta valores de 0.5 ø. Más al norte, y frente al Arroyo San Vicente sucede que también las curvas de tamaño gráfico promedio (4ø) y de coeficiente de clasificación (2ø) señalan de manera determinante la influencia que en la distribución de sedimentos ejercen los aportes fluviales.

Figura 4. Color del Sedimento. A) Húmedo B) Seco.

Figura 5. Isolíneas de grava, arena y lodo.

A partir de las isolíneas de σ1 parece evidente la influencia de la corriente costera que fluye en dirección norte-sur generando la distribución de las curvas σ1 que se observa en la figura 6.

El valor de asimetría permite delimitar frente al Arroyo San Antonio del Mar la influencia de aportes fluviales, según se puede observar en la figura 6, en la cual se aprecia la dominancia de sedimentos asimétricos hacia finos.

En cuanto a la curtosis se observa la dominancia de sedimentos muy leptocúrticos y leptocúrticos en las inmediaciones de litoral, con excepción de las desembocaduras de los arroyos San Vicente y San Antonio del Mar en donde el sedimento es principalmente mesocúrtico; Carranza- Edwards [et al] (en prensa b) encontraron que las arenas de la playa de San Antonio del Mar son principalmente mesocúrticas.

La fracción arcillosa de los sedimentos estudiados está constituída principalmente por montmorillonita, caolinita, cuarzo, hidromica, feldespatos, anfíboles, calcita y hematita (Tabla 1). Haciendo una comparación entre las variaciones de minerales y la profundidad, se encontró que la montmorillonita, el cuarzo, la caolinita y la hidromica permanecen constantes a lo largo de la plataforma (Fig. 7). El contenido de anfíboles disminuye en el intervalo comprendido entre los 90 y 105 m. Los feldespatos sufren pequeñas variaciones; la hematita sólo se presenta entre los 30 y 90 m y la calcita aumenta con la profundidad, por lo que cabe pensar que éste es un mineral autigénico.

La fracción arenosa y el limo grueso están constituídos esencialmente por cuarzo, micas, biógenos, anfiboles, feldespatos, fragmentos de roca, magnetita y otros. De acuerdo con Solleiro (1987) los fragmentos de roca se presentan en las fracciones más gruesas de la arena y de la grava. El cuarzo aumenta su abundancia al disminuir el tamaño del grano, por lo que se puede pensar que es transportado por viento.

Solleiro (1987) señala que los feldespatos (microclina y plagioclasa sódica) muestran superficies angulosas, al igual que las micas. Estos minerales son muy suaves y se erosionan fácilmente, así que su fuente de aporte debe estar muy cercana al área de depósito. El tipo de anfíbol es hornblenda. El cuarzo posee superficies abrasionadas por efectos eólicos, por lo que es posible que el viento sea su agente de transporte. (Solleiro, 1987).

Figura 6. Isolíneas de los parámetros texturales o I, SKi y KG.

Por análisis químicos se detectaron como elementos de interés económico el Fe y el Ti, (Carranza-Edwards, A., 1986), los cuales se presentaron comúnmente en ilmenitas férricas y en menor proporción en magnetita. En la fig. 8 se muestra la configuración de Fe. Las mayores concentraciones de este elemento (7%) se ubican en profundidades mayores de 70 m al oeste de la playa de San Antonio del Mar, al noroeste de Cabo Colonet y al suroeste de la desembocadura del Río San Vicente, coincidiendo con los sedimentos de grano grueso muy asimétricos hacia finos. Esto es importante ya que el Fe se encuentra en la fracción fina en este tipo de sedimentos, con valores de hasta 6.37%.

El Ti se concentra principalmente (Fig. 9) al sur de Cabo Colonet en la desembocadura de los Ríos San Rafael y San Telmo con valores de hasta 1.37% en la muestra total.

Análisis químicos en las diferentes fracciones de tamaño revelaron que los valores más importantes de Ti (3.85%) se hallan en la fracción de limo grueso.

Tanto el Fe como el Ti, se concentran en los tamaños más finos. Según Rittenhouse (1943) los minerales pesados se concentran en los tamaños más pequeños, presentándose generalmente una relación inversa entre el tamaño de grano y el peso específico de los minerales que lo constituyen. El aporte de Fe y Ti debe provenir del intemperismo de las rocas ígneas de la región, constituídas principalmente por granitos y granodioritas.

Se destaca como dato importante la presencia de itrio (Tabla 2) el cual se detectó en diversas fracciones de las muestras 15 y 17 que fueron analizadas tanto por fluorescencia como por difracción. Considerando las determinaciones minerales (Tabla 3) se piensa que el itrio esté presente en la calcita, en cuyo caso se trataría de la variedad conocida como itriocalcita.

Finalmente, la monacita detectada en la playa de San Antonio del Mar por Carranza-Edwards et al, (1988 b) no estuvo presente en las muestras analizadas (15 y 17), a pesar de su proximidad a dicha playa. Una explicación a ésto es que la monacita quede restringida a la línea de playa, y entonces provenga de las zonas montañosas vecinas.

Figura 7. Composición de la fracción menor que 2 micras.

TABLA 1 CONCENTRACIÓN DE MINERALES (%) EN LA FRACCIÓN ARCILLOSA

TABLA 2 ANÁLISIS DE FLUORESCENCIA DE RAYOS X

Se encontraron sedimentos gruesos en aguas profundas, lo que contrasta con la distribución de sedimentos de otras áreas de plataforma del Pacífico Mexicano. Se sugiere que para estudios futuros se investigue la posible existencia de una antigua línea de costa entre los 60 y los 100 m de profundidad.

Los sedimentos cercanos a la costa en el área de estudio se caracterizan por ser de colores oscuros, siendo principalmente limos gruesos, desde moderadamente bien clasificados a moderadamente clasificados, asimétricos hacia finos y leptocúrticos.

En particular y a través de los parámetros texturales determinados se ve que los arroyos San Vicente y San Antonio del Mar dejan sentir su influencia en sus desembocaduras en profundidades del orden de 40 m.

La zona de la desembocadura del Arroyo de San Antonio del Mar se caracteriza por arenas muy finas, bien clasificadas, simétricas hacia los tamaños finos y mesocúrticas.

A pesar de la excelente caracterización textural de esta zona, no fue aquí donde se encontraron los valores máximos de hierro y titanio. El máximo de hierro (franja mayor de 7%) se ubica a unos 10 km al oeste de San Antonio del Mar, donde hay cerca de 40% de grava, 40% de arena y 20% de lodo. Aquí el Mz corresponde con arena media y el sedimento es muy mal clasificado, muy asimétrico hacia tamaños finos y platicúrticos a mesocúrticos.

Por otro lado, la máxima concentración de titanio (137%) se ubica a unos 5 km al sur de Cabo Colonet, presentándose en general una disminución en la concentración hacia las mayores profundidades, revelando entonces su naturaleza terrígena. El máximo de titanio se ubica donde el sedimento se caracteriza por contener cerca de 70% de arena, 20% de lodo y 10% de grava. Aquí el Mz corresponde con arenas muy finas, moderadamente bien clasificadas, muy asimétricos hacia tamaños finos y leptocúrticas.

TABLA 2 ANÁLISIS DE FLUORESCENCIA DE RAYOS X

Se concluye que la asimetría juega un papel importante tanto para la presencia del hierro como del titanio, pues en ambos casos sus cencentraciones máximas se encuentran en sedimentos muy asimétricos hacia los tamaños finos, y también para ambos casos se considera que los sedimentos aportados por los arroyos del área se derivan de los granitos y granodioritas del área, enriqueciéndose tanto en magnetita como en ilmenita.

En muestras próximas a San Antonio del Mar no se detectó la presencia de monacita, la cual se había reportado con anterioridad en dicha playa, lo que significa una restricción en su distribución más allá del mismo litoral. Por la presencia de itrio en diversas fracciones de muestras ubicadas frente a San Antonio del Mar se sugiere, para futuras investigaciones, determinar su patrón de distribución.

Se agradece al apoyo brindado por las autoridades de las siguientes instituciones: CONACYT, Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, Instituto de Geología, Consejo de Recursos Minerales y Facultad de Ingeniería. Asimismo agradece a la Ing. Elena Guzzy Arredondo y al Sr. Gabriel Sánchez Lara el apoyo prestado durante los trabajos de laboratorio y al Sr. Luis Burgos Peraita su participación en la elaboración de dibujos. Se destaca de manera muy especial la valiosa colaboración del personal científico y de la tripulación del B/O "El Puma" que participaron en la Campaña Oceanográfica MIMAR I.

Figura 8. Isolíneas de hierro.

Figura 9. Isolíneas de titanio.

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