Formación de sulfuros en sedimentos de marismas y su relación con la presencia de sulfatos en el agua subterránea

CAROL E; KRUSE E; VERA F

Neuquen

Congreso; XVIII Congreso Geológico Argentino; 2011

Las marismas son ambientes intermareales asociados a costas de baja energía y estuarios, que intervienen en el intercambio de sedimentos, nutrientes, materia orgánica y solutos disueltos entre los ecosistemas terrestres y los acuáticos. Se caracterizan por una dinámica hidrológica compleja con una fuerte interacción entre el agua subterránea, el agua superficial proveniente del continente y el agua del estuario. La variación periódica de los niveles de aguas superficiales y subterráneas producto de la marea condiciona las características físico químicas del sustrato, determinando así la formación o alteración de los minerales del sedimento y las especies iónicas solubles presentes en el agua (Bianchi, 2006). La formación de sulfuros autigénicos en medios sedimentarios está controlada por la disponibilidad de sulfatos, de materia orgánica susceptible a ser oxidada y por la presencia de metales. El grado de exposición/sumersión que afecta a la zona intermareal, también controla dicha formación, ya que de este factor depende el grado de oxigenación de los sedimentos superficiales. Condiciones anaeróbicas favorecen la reducción de materia orgánica y sulfatos presentes en el agua de poro de los sedimentos, dando lugar a la formación de sulfuros, mientras que, en condiciones aeróbicas la materia orgánica se oxida rápidamente y limita los procesos de reducción (Borrego et al., 2000). La Bahía de Samborombón (Provincia de Buenos Aires) (Fig. 1) se ubica en el estuario exterior del Río de la Plata cuya costa de carácter micromareal de baja energía, es un ambiente favorable para la depositación de sedimentos y formación de marismas. En ella se dan las condiciones propicias para formación de pirita sedimentaria. Al ser un estuario de cuña salina (Guerrero et al., 1997) el ingreso de la marea desde el océano aporta iones de origen marino los cuales son retenidos en el agua de poro de los sedimentos. De estos iones, el sulfato es el segundo anión en importancia dentro de su composición (Appelo y Postma, 2005). Por su parte el Río de la Plata aporta coloides de Fe en suspensión que se depositan en la zona de marisma la cual presenta altos contenidos de materia orgánica (César et al., 2005).       El objetivo del trabajo fue determinar la presencia de sulfuros en los sedimentos de la marisma desarrollada en la costa de la Bahía de Samborombón y establecer su relación con el contenido de sulfatos en el agua subterránea. Para ello se efectuaron 7 sondeos a 3 m de profundidad en los que se realizó la descripción litológica y se extrajeron muestras de sedimento de cada estrato litológico reconocido (un promedio de 4 muestras por sondeo). En las perforaciones se instalaron freatímetros donde se midió el nivel freático y se tomaron muestras de agua. La composición mineralógica de los sedimentos fue determinada por difracción de RX en Goniómetro Philips 3020 con un controlador PW 3710, empleando radiación Cu-Kα, filtro de Ni, 40 kV-20 mA. La recolección, preservación y análisis químico de las muestras de agua fueron realizadas según los métodos establecidos por la American Public Health Association (APHA, 1998). En todos los sondeos se determinó pH, conductividad, calcio, magnesio, sodio, potasio, cloruro, sulfato, carbonato y bicarbonato. Los resultados obtenidos muestran que los sedimentos superficiales están compuestos por arcillas y limos, los cuales se ubican por encima de una capa limo arenosa, observándose en sectores intercalaciones de conchillas. Estas características son comunes a los ambientes intermareales y se registra en la mayoría de las marismas (Dolphin et al., 1995, Hughes et al., 1998, Gardner y Porter, 2001). Es de destacar que en todo el ámbito de la marisma se desarrollan suelos orgánicos con abundante vegetación del tipo spartina y numerosas poblaciones de cangrejos. La fracción limo arenosa está compuesta principalmente por cuarzo, plagioclasas, carbonatos y fragmentos de conchilla. En los sedimentos ubicados por debajo del nivel freático y asociados generalmente a los sectores más arcillosos de coloración verdosa, se determinó la presencia de pirita.   El agua subterránea es Na-Cl con contenidos salinos que alcanzan los 23.500 mg/L. Los valores medios de pH son de 7,17, el contenido de Cl- varía entre 841 y 15.815 mg/L y el de Na+ entre 647 y 11.100 mg/L, destacándose las elevadas concentraciones de SO42- que alcanzan los 3.130 mg/L. Las relaciones iónicas muestran un aumento de SO42- asociado a valores de Ca2+ poco variable con una relación Ca2+/SO4- generalmente inferior a la del agua de mar con valores que varían entre 0,07 y 0,42 (Fig. 2). Este exceso de SO42- respecto de Ca2+ estaría asociado a la oxidación de pirita y materia orgánica en los sedimentos más superficiales donde la oscilación intermareal y la presencia de macroporos generados por los cangrejos propician la aireación y los procesos de oxidación. Las reacciones de oxidación de pirita generan iones SO42- e hidróxidos de Fe (ecuación 1), mientras que la oxidación de materia orgánica si bien muestra reacciones complejas, genera dentro de sus productos iones SO42- y CO2(g) (Appelo y Postma, 2005).   FeS2 + 15/4 O2 + 7/2 H2O ↔ Fe(OH)3 + 2 SO42- + H+   (1)  Se concluye que la marisma desarrollada en la costa de la Bahía de Samborombón es un ambiente propicio para la formación de pirita sedimentaria, la cual fue encontrada en los sectores en donde el sedimento es más arcilloso y no es oxigenado durante la bajamar. En los sectores más superficiales, la aireación y circulación del agua durante el ciclo mareal ocasionan la oxidación de este mineral, el cual es la principal fuente de sulfatos en el agua subterránea del área de marisma.