Influencia estacional en la dinámica de metales y sedimentos en un sistema de drenaje ácido

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

Congreso; XIV RAS; 2014

El drenaje ácido es uno de los problemas ambientales más serios que enfrenta la actividad minera debido a su fuerte impacto en la calidad de las aguas. El río Amarillo, ubicado en el faldeo oriental del Cinturón de Famatina, drena una importante aureola de alteración hidrotermal con yacimientos epitermales de alta sulfurización (As-Cu-Sb) sobreimpuestos a yacimientos de pórfidos de Cu-Au-Mo. En esta zona mineralizada se generan procesos de oxidación y disolución de sulfuros (principalmente pirita) permitiendo la lixiviación de metales y generando la acidez característica de este río (pH~3, Maza et al., 2014). Las concentraciones de metales en solución disminuyen aguas abajo producto de la interacción con la roca de caja y tributarios. Los principales procesos de atenuación son: la precipitación de minerales de hierro (jarosita y schwertmanita), la dilución producida por mezcla con arroyos de aguas neutras y la meteorización de los silicatos y carbonatos. En este sentido, el factor hidrológico juega un rol significativo en la movilidad y secuestro de metales en ríos ácidos. Este trabajo propone analizar la influencia estacional en la dinámica de metales y sedimentos a lo largo del río Amarillo. La Sierra de Famatina presenta un clima árido con precipitaciones ~200 mm/año concentradas entre los meses de enero-abril. Se tomaron 20 muestras en los estadios de alto (AC, abril) y bajo caudal (BC, noviembre). En la cuenca baja el caudal es de 1 m3/s en el estadio BC y de 3 m3/s en el estadio AC (Fig. 1.A). Se determinaron los parámetros físico-químicos de las aguas del río (mediante metodología estandarizada, ICP-OES y cromatografía de iones) y se realizaron análisis mineralógicos (a partir de difracción de rayos-X) y geoquímicos (ICP-MS) de los sedimentos asociados. El río Amarillo presenta aguas fuertemente ácidas y sulfatadas en la cuenca alta y transporta en solución importantes cantidades de Fe, Al, Mn, Cu, Zn, Cd, Ni, As, Mo y V que superan en varios órdenes de magnitud el nivel de base geoquímico regional en aguas neutras. Las máximas concentraciones de metales se registran durante el estadio BC: 6.210 mg/L sulfatos, 1.400 mg/L Fe y 587 mg/L Al, y concentraciones entre 44 y 72 mg/L de Mg, Mn, Cu y Zn. Durante el AC, las concentraciones disueltas en esta zona disminuyen a 1.500 mg/L sulfato, 200 mg/L Fe y 150 mg/L Al, mientras que los demás metales varían entre 9 y 23 mg/L. En general, la disminución química estacional de las concentraciones es superior al 70%, producida por las precipitaciones atmosféricas que generan dilución y una mayor tasa de generación de minerales de Fe. Luego de haber recorrido 15 km, en la cuenca media las concentraciones de los metales disminuyen ~85% (ambos periodos de muestreo). En particular el Fe, As y Mo son los elementos que disminuyen más rápidamente superando 90%. De manera similar a la cuenca alta, durante el periodo de AC se observan los mismos procesos de atenuación y dilución de metales superando el 80% (ej. Fe). Sin embargo, el efecto buffer producido por los iones de Fe es significativo y se mantiene el pH estable entre 3-3,5 en ambos estadios. En la cuenca baja las concentraciones de metales en solución son mínimas, alcanzando una atenuación mayor al 95%. La influencia de los ríos tributarios del Marco y Achavil (neutros y relativamente diluidos), es significativa y termina con el efecto buffer del Fe. En el periodo de BC las concentraciones disueltas de Al (35 mg/L) y el pH (4,1) indican el funcionamiento del buffer del Al, mientras que en el AC, tanto las concentraciones de Al como las de los demás metales disminuyen 5) durante el AC. Por su parte, existe una leve diferencia entre el comportamiento del Cu y Zn: en AC el Zn tiende a ser más abundante que el Cu, durante BC ocurre lo contrario. Estas diferencias están relacionadas a la sorción y coprecipitación diferencial durante la formación de los hidróxidos e hidrosulfatos de Fe. La baja relación que presenta el Pb se relaciona a la baja solubilidad de sus minerales secundarios (anglesita), provocando un comportamiento poco claro en su evolución tanto temporal como espacial, que no tiene relación con los otros elementos. El comportamiento del Cu, Zn y Pb es comparable al que se describe para otros ríos ácidos, como el Río Tinto (Olías et al., 2004). Con respecto a la mineralogía de los sedimentos de fondo del río, en el estadio BC puede observarse un claro dominio de la jarosita (KFe3(SO4)2(OH)6) en la cuenca superior mientras que la schwertmannita (Fe8O8(OH)6SO4?10H2O) domina en la cuenca media e inferior, coincidiendo ambas fases en la cuenca mediaalta. Estos minerales aparecen acompañados por minerales detríticos en proporciones variables (cuarzo, plagioclasa y feldespato K) acompañados de illita, caolinita y esmectitas como fases arcillosas. En el AC la transición entre los dominios de jarosita y schwertmannita se traslada cuenca arriba. La distribución mineralógica de ambos periodos es consistente con la concentración de sulfatos y los valores de pH en cada tramo de la cuenca (Bigham et al., 1994). En el AC la schwertmannita aparece desde la cuenca superior y acompañada de alunógeno (Al2(SO4)3?17H2O), precipitados alumínicos blanquecinos y goethita en la zona de confluencias. En la cuenca baja no se reconocieron precipitados de Fe (III). Durante el estadio BC, los sedimentos de fondo presentan una gran concentración de metales con valores máximos de As (713 ppm), Cu (540 ppm) y Mo (320 ppm) en la cuenca media y Zn (118 ppm) en la cuenca baja. La variación estacional que se observa para el Zn y Cu en la química de aguas, no se refleja en los sedimentos de fondo. Esto podría relacionarse con un mayor fraccionamiento del Zn en las eflorescencias salinas (melanterita (Fe, Cu, Zn)SO4?7H2O y pickeringita-halotrichita (Mg, Fe) Al2(SO4)4?22H2O) presentes en la cuenca superior. Las variaciones estacionales producidas en las aguas ácidas del río Amarillo, muestran al factor climático-hidrológico fundamental en la dinámica de los metales y sedimentos precipitados de Fe. El mayor aporte de aguas dulce durante el estadio-AC potencia los procesos de dilución y precipitación mineral favoreciendo la inmovilización de metales y en consecuencia la atenuación cuenca abajo.