Atenuación natural en un sistema con drenaje ácido asociado a la mina La Mejicana, Famatina.

MAZA, S.N.; LECOMTE, K.L.; COLLO, G.

Neuquén

Congreso; XVIII Congreso Geológico Argentino; 2011

El río Amarillo, ubicado sobre el faldeo oriental del Cinturón de Famatina (La Rioja, Argentina), drena en sus nacientes al distrito minero Nevados de Famatina, el cual cubre un área de ~35 Km2, entre los 28°50’ y 29° 03’Lat S y 67°53’ y 67°29’ longitud oeste (Fig. 1A). Posee yacimientos tipo pórfidos de Cu (Mo-Au) y venas del tipo “alta sulfurización” de Cu-Au (Ag-As-Sb-Te), siendo La Mejicana la principal mina explotada desde fines de 1800 hasta 1925 (Pudack et al. 2009). En el río Amarillo los procesos de oxidación y lixiviación de pirita (ec. 1) y otros sulfuros (calcopirita, arsenopirita, etc) generan aguas ácidas con la capacidad de transportar grandes cantidades de elementos metálicos en solución (Fe, Mn, As, Cu, Zn, Pb, Co, Cr, Ni, Cd, Mg entre otros). El estudio geoquímico de las aguas y sedimentos asociados al curso del río Amarillo, y de su interacción con cursos afluentes y con las rocas de la cuenca, permitirá comprender los procesos, reacciones y mecanismos que intervienen en la inmovilización de elementos tóxicos. El muestreo se realizó en 7 estaciones desde las nacientes del río hasta la cuenca baja, en las cercanías de la localidad de Famatina. En este trabajo se presenta un análisis de la composición físico-química de las aguas y de resultados mineralógicos (determinados por difracción de rayos-X) y geoquímicos (a través de fluorescencia de rayos-X) de los sedimentos asociados al cauce actual del río Amarillo. Los cationes y elementos traza disueltos se determinaron mediante ICP-OES. El río Amarillo, con un caudal de ~1 m3/s en periodo seco, presenta valores de pH ~3 y sólidos totales disueltos (STD) >5 g/l en las cabeceras, alcanzando valores de pH de 4,5 y concentraciones de STD de ~1g/l aguas abajo de la confluencia con los ríos del Marco y Achavil (con similares caudales que el río Amarillo y aguas neutras a alcalinas). La cantidad de sólidos suspendidos es muy baja a lo largo de todo el cauce. Las concentraciones de hierro disuelto alcanzan valores >1.200 mg/l aguas abajo de la mina La Mejicana, disminuyendo hasta 0,12 mg/L en la cuenca baja, luego de las confluencias. El azufre tiene un comportamiento similar con concentraciones de ~3300 (previo a la mina) y ~160 mg/l, en la cuenca baja. Los metales traza disueltos también presentan altas concentraciones y disminuyen aguas abajo. Se calculó la acidez a partir de la siguiente fórmula: Acidezcalc =(50 [2Fe2+/56 + 3Fe3+/56 + 3Al/27 + 2Mn/55 + 1000(10-pH)]) como g/l de equivalentes de CaCO3 - (adaptado de Hedin et al., 1994). Este valor refleja, no solo el pH sino también la acidez mineral debida a la presencia de metales. En el Río Amarillo, la acidez calculada presenta valores de 2,28 g/l antes de la mina, el río luego se infiltra y aflora después de la mina con valores de 5,36 g/l, mientras que en la cuenca baja su valor disminuye a 0,18 g/l. Por su parte, en la cuenca media, el aporte de un arroyo lateral genera una elevación local del pH (de 2,9 a 3,4) y una disminución de la acidezcalc (de 4,50 a 3,36 g/l). Sin embargo, metros aguas abajo de la confluencia, los valores de pH se restablecen. Los depósitos que se desarrollan a lo largo de la cuenca actual del río Amarillo involucran: 1- Eflorescencias salinas de coloraciones verdosas y celestes asociadas al tramo superior de la cuenca y blanquecinas aguas abajo, compuestas por hidrosulfatos: epsonita (Mg2+), melanterita (Fe2+) y piqueringitahalotrichita (Mg2+-Fe2+-Al+3); 2-Sedimentos de fondo, formados principalmente por precipitados ferruginosos (sulfatos e hidrosulfatos) de color amarillo-verdoso de consistencia blanda a esponjosa, con proporciones variables de material detrítico siliciclástico. En el cuenca alta únicamente se identificó jarosita (sulfato de Fe3+, K+), mientras que en la cuenca media aparece además, la schwertmanita (oxihidrosulfato de Fe3+), mineral que predomina aguas abajo. El análisis geoquímico de los sedimentos de fondo del río Amarillo muestra altas concentraciones de Fe2O3 y SO3 a lo largo de todo el cauce. El hierro aumenta desde ~28% en las cabeceras hasta ~44% en la cuenca baja, por el contrario, el azufre disminuye aguas abajo a medida que nos alejamos de la zona de alteración (desde ~25% hasta ~15%). Los contenidos de SiO2, Al2O3, MgO, Na2O y CaO son muy bajos y variaciones leves pueden explicarse por la presencia de diferentes proporciones de material detrítico. En los sedimentos de fondo algunas concentraciones de elementos traza son muy elevadas (e.g., Cu, Zn, As y Mo). Estos elementos alcanzan concentraciones extremadamente altas en las eflorescencias (e.g., >14.000 ppm Zn, >5.000 ppm Cu y >1.300 ppm As). En la cuenca del río Amarillo existen 2 mecanismos principales de atenuación natural relacionados con el drenaje ácido. El primer mecanismo está dado por la precipitación de minerales (Fig. 1B): jarosita en la cuenca alta, a pH ~3, mientras que en la cuenca media-baja precipita la schwertmanita a pH 3-4,5 facilitando la retención de SO4 -2 y Fe+3 disuelto. Además, estos minerales actúan como depuradores naturales de elementos metálicos como As Mo, Pb, Cu, y Zn mediante la adsorción y/o co-precipitación mineral. La competencia en el balance de H+ por los efectos de oxidación de Fe+2 (consumiendo H+) y precipitación mineral (liberación de H+) genera una situación de tamponamiento del pH manteniendo el carácter ácido del río. El segundo mecanismo de atenuación está dado por la mezcla con aguas relativamente neutras que generan la dilución de las concentraciones de metales. En la cuenca media puede observarse cómo un arroyo lateral no modifica significativamente el pH, sin embargo sí se altera el valor de acidez del río (de 4,16 a 3,11 g/l), generando en la confluencia estelas de precipitados (Fig. 1C). De esta manera, vemos que la influencia de estos mecanismos sobre la evolución geoquímica del río desde la cuenca alta a la baja, provoca la disminución en valores de acidez, STD y concentraciones de elementos como el Fe, S, entre otros. Este comportamiento geoquímico del río Amarillo se ve reflejado en el aumento aguas abajo de las concentraciones de los metales en los sedimentos de fondo, por ejemplo el Fe, asociados a la precipitación de jarosita y schwertmanita en la cuenca. La disminución del SO3 en los sedimentos de la cuenca baja puede deberse a la rápida transformación mineral “aging” generando que minerales como la schwertmanita pase a fases más estables como la goethita (Bigham et al. 1996; Acero et al. 2006).