Introducción a la Geología de España y principales unidades geológicas en Andalucía.

 

La Península Ibérica ha tenido una historia geológica compleja desde el Proterozoico, ligada a la del resto del continente europeo, al africano e incluso al americano, aunque su evolución ha sido prácticamente independiente, comportándose como una microplaca, desde el Albense (~100 m.a.).

Esta compleja historia geológica implica la creación y desaparición de cuencas oceánicas, erosión y desmantelamiento de continentes emergidos con grandes ríos, volcanes, choques de placas litosféricas que han originado grandes cordilleras, plegamientos, intrusión de magmas, metamorfismo, grandes fallas, tsunamis, glaciaciones, desiertos, vegetación tropical, depósitos de carbón y metales, extinciones y mucho más.

Esencialmente se pueden diferenciar tres grandes unidades o Dominios geológicos (grupos de afloramientos rocosos): Macizo Ibérico, Cordilleras Alpinas y Cuencas Neógenas.

El Macizo Ibérico o Dominio Hercínico o Varisco es una gran unidad geológica que ocupa la parte occidental de la Península Ibérica. Susrocas son de naturaleza ígnea, metamórfica y sedimentaria. Son antiguas, desde el Precámbrico hace unos 700 m.a. hasta finales del Paleozoico hace unos 250 m.a. Se encuentran fuertemente deformados y a veces ubicados en posiciones lejanas a su emplazamiento inicial. Este Dominio forma parte de una gran cordillera que se extendía por toda Europa, e incluso por América y África, incluyendo los actuales macizos Armoricano, Central Francés, Bohemia, etc. Esta Cordillera se formó durante la Orogenia Hercínica (Devónico sup.-Carbonífero Inf.) hace unos 380-280 m.a.

El Dominio Alpino forma los principales relieves actuales, incluyendo las Béticas, Pirineos y Cordillera Ibérica. Se originaron durante la Orogenia Alpina desde el Paleógeno (~60 m.a.). Sus rocas son de naturaleza ígnea, metamórfica y sedimentaria, con edades muy variables, desde el Paleozoico, Mesozoico y Cenozoico. Este Dominio, junto a los Apeninos y al Rift, forma parte del Cinturón Orogénico Mediterráneo.

Las Cuencas Neógenas están formadas por materiales esencialmente sedimentarios jóvenes, no afectados por deformaciones, que rellenan depresiones como por ejemplo las del Tajo, Duero, Ebro y Gualquivir y que guardan una relación zócalo-cobertera con las rocas hercínicas y alpinas.

En Andalucía están bien representadas estas tres grandes Unidades Geológicas.

El Macizo Ibérico es la parte mejor representada del Arco Ibero-Armoricano que aparece más o menos disperso en Europa, África y América.

Se puede dividir en Zonas según las características estratigráficas, paleontológicas, tectónicas y magmáticas de sus rocas. Se suele aceptar la división propuesta por Lotze (1945), modificada por Julibert et al., (1972) cuando se elaboró el Mapa Tectónico de España: Zona Cantábrica, Zona Asturoccidental-Leonesa, Zona Centroibérica que puede incluir ciertos dominios de carácter alóctono (D. Galicia-Trasosmontes), Zona de Ossa-Morena y Zona Sudportuguesa.

Son la consecuencia de la amalgamación de las placas de Gondwana y Laurasia, incluyendo algunas microplacas como Avalonia, Armórica, Laurentia, Báltica e Iberia. En genral la cordillera tiene una disposición más o menos simétrica, con los materiales más antiguos predominantes en la Z. Centroibérica y los más modernos en los extremos (Z. Cantábrica y Z. Sudportuguesa). Existe una gran proliferación de rocas ígneas y metamórficas, sobre en su parte central y adyacentes.

De entre las Cordilleras Alpinas, referimos esencialmente las Béticas, que aparecen en la parte suroriental de la Península, ocupando la mayor parte de Andalucía.

En ellas se diferencian las Zonas Externas, ZOnas Internas y Complejo Flyschoide de Campo de Gibraltar.

Las Zonas Externas incluyen los complejos Prebético, Subbético y caóticos Subbéticos, así como rocas volcánicas submarinas. Las Zonas Internas incluyen los complejos Nevadofilábride, Alpujárride, Maláguide y Unidades Frontales. Otras unidades que aparecen son el Complejo de Campo de Gibraltar y el Olitostrómico del Guadalquivir.

De entre las Cuencas Postorogénicas, destacamos la Cuenca Neógena del Guadalquivir que constituye el relleno de un surco marino que se desarrolló tras el levantamiento alpino de las Cordilleras Béticas durante el Mioceno sup. al Plioceno.

Hay facies de zonas someras (calcarenitas bioclásticas) que cambian hacia el Oeste a margas y lutitas de zonas más profundas. La microplaca de Alborán ha ido levantando la Cuenca desde el NE en Jaén hasta el SW en el actual golfo de Cádiz, y a la vez se ha ido rellenando de sedimentos.

Se diferencias dos partes, una meridional caracterizada por la presencia de importantes masas deslizadas desde las Béticas (Complejo Olistostrómico del Guadalquivir) y otra septentrional con rocas sedimentarias y sedimentos del Mioceno sup. al Cuaternario, dispuestas horizontalmente y sin deslizamientos.

En la evolución y desecación por levantamiento de la Cuenca, aparecen una serie de secuencias entre 12-4 m.a. cuyos materiales no son isocronos y que son más jóvenes hacia el SW. En su base suelen aparecer gravas y arenas gruesas poco cementadas junto a calcarenitas de facies costeras, sobre ellas se sitúa un potente paquete de margas y lutitas con foraminíferos. Durante el Tortoniense medio-superior la Cuenca sufrió una rotación dextral, lo que modificó el depocento hacia el NW. En el paso al Messiniense (7.5 m.a.) se produce el depósito de las areniscas de Porcuna y sobre ellas las margas y lutitas. En el Messiniense superior-Plioceno (6 m.a.) se depositan las calcarenitas de Carmona, arcillas de Gibraleón y arenas de Huelva. En el Plioceno (4.5 m.a.) se despositan las arenas de Bonares que constituyen las últimas secuencias marinas de la Cuenca del Guadalquivir.

Durante el Cuaternario, la Cuenca del Guadalquivir es fluvial y se disponen materiales conformando amplias llanuras de inundación, que tras etapas de levantamiento desde el NE, se encaja la red fluvial y conforma un paisaje general en terrazas encajadas donde predomina la sedimentación y colgadas donde predomina la erosión.

 

 

Geología de la Zona de Ossa-Morena (ZOM).

La ZOM se encuentra entre la Zona Centroibérica (ZCI) y la Zona Sudportuguesa (ZSP). Los límites actualmente aceptados podemos situarlos entre el sinclinal de La Codosera y los Pedroches con la ZCI y en la zona de Cizalla Sudibérica que presentan las anfibolitas de Acebuches-Almadén de la Plata con la ZSP. Ambos límites constituyen grandes suturas entre placas litosféricas.

La ZOM se caracteriza por presentar una delgada Corteza Continental prehercínica, que fue sometida a procesos de rifting durante el Cámbrico-Ordovícico y que provocó una zona de debilidad, actualmente el Eje Badajoz-Córdoba en el que se sitúa la Faja Blastomilonítica.

Con esta propuesta, la ZOM consta de:

1. Un zócalo cadomiense común para toda ella, constituido por la “Serie Negra” y rocas ígneas relacionadas de unos 530 m.a.

2. Unas secuencias del Paleozoico inferior y medio muy diferenciadas, entre las que destacan materiales detrítico-carbonatados del Cambrico inf.

3. Una cobertera del Devónico superior-Carbonífero inferior, que sigue pautas independientes del resto de los materiales paleozoicos, y excede los límites de zonas.

El plegamiento hercínico es muy acusado, predominando los grandes cabalgamientos recumbentes de dirección NW-SE, acompañados de grandes fallas de salto en dirección de entidad regional (falla La Serena-Peraleda, falla de Hornachos-Villaharta, falla de Malcocinado, dalla de Monesterio, etc).

La historia compleja de eventos en su evolución podría resumirse:

1. Formación de un arco magmático Neoproterozoico y posterior acrección al margen continental de Gondwana (Orogenia Cadomiense).
2. Apertura de un rift Cámbrico-Ordovícico que culmina en la formación de océano Rheico.
3. Desarrollo de un margen pasivo continental durante el Ordovícico y Devónico.
4. Colisión orogénica durante el Paleozoico superior (Orogenia Hercínica) y amalgamación de Pangea.

La estratigrafía general sintética que podría establecerse en la ZOM constaría de: La Serie Negra (Proterozoico sup) formada por esquistos oscuros y meta areniscas con intercalaciones de cuarcitas negras y de material de origen volcánico. Formación Malcocinado (Proterozoico terminal) formada por sedimentos clásticos groseros y material vulcanoclástico. Formación Torreárboles (Base del Cámbrico) formada por areniscas arcósicas y pizarras de color claro. Formación Pedroche (Cámbrico inf.) de pizarras y calizas con mallas de algas y arqueociátidos. Fm. los Villares (Cámbrico inf.) formadas por areniscas y pizarras con fauna de trilobites. Capas de Playón (Cámbrico med.) con pizarras y areniscas de grano fino con abundantes intercalaciones de rocas volcánicas ácidas y básicas, alcalinas, piroclásticas y lavas. Los fósiles de acritarcos han permitido su datación. Ordovício-Silúrico-Devónico en donde predominan los sedimentos siliciclásticos (pizarras, limolitas y areniscas) con algunos tramos de calizas y de hierro oolíticos en el Ordovícico. Carbonífero inf. consta de depósitos marinos y continentales sinorogénicos con abundantes areniscas, pizarras y carbón.

La estructura de la ZOM presenta grandes pliegues tumbados vergentes al SW y cabalgamiento dúctiles con movimiento de techo hacial el SW, provocados por la colisión que tuvo lugar en el Devónico. En el Carbonífero inf. se produjo una etapa distensiva/transpresiva que originó abundantes cuerpos ígneos y cuencas sedimentarias. En el Carbonífero su. ocurre una nueva colisión continental que provoca pliegues de plano axial vertical y fallas de desgarre sinistras que afectan a todas las estructuras anteriores.

El metamorfismo general de la ZOM esa de bajo a muy bajo grado (<400C), aunque existen algunas unidades que han alcanzado e grado medio e incluso grado alto (Macizo de Aracena, Unidad de Sierra Albarrana, Unidad Central y Macizo de Lora).

En base a sus diferencias esencialmente en los materiales del Paleozoico inferior y medio, se ha establecido una división en dominios (Delgado et al., 1977) de la ZOM: Dominio Obejo-Valsequillo; Dominio de Sierra Albarrana y Eje Badajoz-Córdoba; Dominio de Zafra-Alanís; Núcleo Olivenza-Monesterio; Dominio de Barrancos-Hinojales; Dominio Évora-Aracena.

 

 

Detalle de los materiales geológicos del entorno de Peñaflor.

Peñaflor se encuentra en el extremo Este de la comarca de la Vega Alta del Guadalquivir, entre Palma del Río, Hornachuelos y Lora.

Los materiales geológicos que afloran en las cercanías de Peñaflor corresponden a Cuaternario, Terciario superior (Cuenca del Guadalquivir), Cámbrico inferior y Proterozoico superior (Unidad de Lora).

El Cuaternario es una franja paralela al curso del Guadalquivir y relleno de algunos cauces de sus afluentes. Son sedimentos fluviales (conglomerados, gravas, arenas y arcillas-limos), más o menos sueltos o empastados que se disponen a distinta cota. En el municipio aparecen los cuatro niveles de terrazas cartografiados en el Mapa Geológico. Apenas hay variación en la composición en los distintos niveles.

El Terciario está representado por materiales depositados en con facies marinas del Mioceno y ocupan la mayor extensión en el municipio. Litológicamente, se han diferenciado dos tramos, uno inferior calcáreo, de edad Tortoniense Superior, y otro margoso-detrítico, de edad Andalusiense. Estos materiales se apoyan directamente sobre el Paleozoico, y su nivel inferior está formado por un conglomerado de matriz calcárea, con cantos heterométricos de la misma naturaleza que los materiales sobre los que se apoya. Son materiales poco elaborados, con un transporte muy corto, lo que junto a los fósiles encontrados (pectínidos, equinodermos, foraminíferos, etc) permiten asignar a estos materiales como facies costeras.

Los materiales correspondientes al Proterozoico y Paleozoico pertenecen a la Unidad de Lora y se trata por una parte, de esquistos oscuros con intercalaciones de anfibolitas y gneises sillimaníticos (Proterozoico sup.) con una esquistosidad muy patente y con un metamorfismo que puede alcanzar el grado alto, llegando en Lora a la migmatización. El resto de materiales paleozoicos se corresponden con rocas del Cámbrico inf., incluyendo areniscas y pizarras claras (Fm. Torreárboles), calizas y pizarras (Fm. Detrítico-Carbonatada) que con frecuencia presenta intrusiones de rocas básicas (gabrodioritas y anfibolitas) y pizarras y areniscaas (Fm. detrítica superior). También hay una escas representación de pórfidos ácidos graníticos localmente asociados a las intrusiones básicas del Cámbrico inf.

Desde el punto de vista tectónico, la zona de la Sierra Norte de Peñaflor presenta un plegamiento y fracturación muy intensos. Al Norte de Puebla de los Infantes la dirección predominante es hercínica NW-SE con vergencias al Sur, que han provocado el cabalgamiento de materiales cámbricos sobre pizarras silúricas. Al Sur de Puebla de los Infantes las direcciones predominantes son E-W y NE-SW con afloramiento de un mega pliegue sinclinal sobre el que se desarrollan fallas longitudinales paralelas a los contactos y fallas transversales que retocan las morfologías anteriores.

El metamorfismo de los materiales aflorantes del Cámbrico varía entre facies de esquistos verdes al Norte y facies de tipo anfibolita, con presencia de mármoles tremolíticos al Sur. En los esuistos del Proterozoico sup. se han observado facies de muy alta temperatura (gneises sillimaníticos) e incluso migmatitas hacia Lora del Río y rocas ígneas granitoides, como una secuencia de metamorfismo regional de alto grado ocurrida probablemente durante el Proterozoico. Los esuistos son siempre feldespáticos (albita), a veces presentan granates, epidotas y frecuentemente tienen moscovita y biotita, con segregaciones de micas y hematites (Mina La Almenara I).

 

 

Yacimientos cercanos a Peñaflor.

Todos los yacimientos explotados en la zona de Peñaflor encajan en materiales de la Unidad de Lora (Proterozoico-Cámbrico inf).

La Preciosa I (nº 966, código 942019) y II consiste en un filón de hematites con pirita y calcopirita de dirección N170E-80W que encaja en micasquistos y gneises cuarcíticos del Proterozoico sup. También se ha citado la presencia de Niquelina y de Annabergita (Museo de US) y de Bornita y Cuprita (mineralespana.es), así como diversos sulfatos de cobre de tipo Calcantita y goethita. El mineral explotado es una roca piritosa con calcopirita con una ley media del 3% en Cu. La explotación contó con 6 plantas y 2 pozos (S. Rafael de extracción y Concepción auxiliar) de 121 y 130 m respectivamente. Las instalaciones se completaban con una amplia planta de cementación. La última fase de explotación finalizó en 1959.

El hierro extraido de las minas de peñaflor se usaba en unos Altos Hornos situados en terrenos adjuntos a la estación de Peñaflor situada en el PK 497,5 de la linea de MZA de Alcazar de San Juan á Cádiz (Sevilla á Córdoba) entre las estaciones de Palma del Rio y Lora del Rio. Durante el período comprendido entre 1903 y 1917, la Sociedad Anónima Minera de Peñaflor exportó 20570 t con leyes de hasta el 5% en cobre de mineral estriado, además se vendieron 6000 t de mineral de Fe a las fundiciones de Cerro Muriano y de Cueva de la Mora, destinándose por otro lado unas 450000 t de mineral emborrascado a cementación. La Sociedad Minera de Peñaflor paralizó sus labores subterráneas en 1917 y en 1926 las enajenaba con todos sus enseres a Manuel Fernández Balbuena; desde entonces se explotaron por cementación las existencias de mineral apilado.

En 1885, también se detectaron indicios de oro en la región, pero no trajeron ninguna actividad industrial, a pesar del informe positivo de D. Paul Levy (Ingeniero de minas). El oro de Peñaflor se presenta tanto puro como combinado. El primero lo hace bajo varias formas, a veces bajo la de filamentos y pepitas, pero éstas son muy raras, siendo la más frecuente la de laminillas brillantes sumamente tenues y de superficie muy plana, lo que dificulta algún tanto la amalgación. En general no se encuentra en las cuarcitas como cabría esperar sino en los terrenos cuaternarios correspondientes a aluviales y diluviales.

La mina S. José (Almenara 2) (nº 962, código 942017) fue descubierta por D. José Espada, en 1939. Se explotó como mina subterránea para explotación de hematites y sobre todo calcopirita y malaquita. Actualmente se preserva un castillete de acceso al pozo y varias galerías con abundantes restos de hematites especular y manchas abundantes de malaquita.

La mina Almenara I (nº 959, código 942039) consiste en una mineralización de hematites estratiforme encajando en esquistos oscuros del Proterozoico. Su explotación se llevó a cabo mediante galerías y por cámaras y pilares, presentando también cierta cantidad de calcopirita.

En la Mina del Oro (nº 948, código 942026, 287163/4180752) sólo hemos podido encontrar restos de una escombrera con hematites que encajan en gneises migmatíticos.

En Socavón Poniente (nº 947, código 942025, 286917/4181133) y otros indicios cercanos (287178/4181200) sólo afloran algunos restos de hematites masiva de grano fino y algunas manchas de malaquita que hacen pensar en existencia de minerales de Cu.

En el Cerro San Cristóbal (288063/4182737) se han hallado diversos indicios filonianos de hematites asociados a fracturas que encajan en calizas con mallas de algas del Cámbrico inf. con numerosas muestras mineralizadas en los caminos consecuencia de caidas durante el transporte.

También cerca de la cumbre del Cerro S. Cristóbal hay numerosos indicios, pozos y galerías correspondientes a mineralizaciones de fosfatos (nº 955, código 942037), concretamente de fosforitas bastante complejas en cuanto a mineralogía, que se presentan en filones encajando en calizas del Cámbrico inf.

 

 

La explotación de los recursos minerales.

Para explotar los recursos minerales es un requisito imprescindible que éstos se encuentren concentrados en la corteza terrestre. Hablamos así de mineralización para referirnos a una concentración de uno o varios minerales de interés económico. Si además estos minerales pueden explotarse de manera económicamente rentable hablaremos de yacimiento. El origen de tal concentración se debe a procesos geológicos diversos y complejos.

En un yacimiento, el término mena se utiliza para referirse al mineral (o roca) que puede explotarse para obtener uno o más elementos químicos. En general este concepto se aplica a minerales metálicos (menas metálicas), pero por extensión también se usa para minerales de los que se extraen otros elementos químicos. Contrario a este concepto está el de ganga, que se refiere al conjunto de minerales que van asociados a la mena y que no tienen utilidad o valor económico.

Los yacimientos minerales se caracterizan por sus leyes y reservas. La ley es la concentración en la que se encuentra el elemento explotable. Generalmente se mide en tantos por ciento o partes por millón (ppm). Se llama ley mínima o de corte, a la concentración por debajo de la cual la explotación de ese elemento dejaría de ser rentable. Por ejemplo, la ley de corte para el cobre está en torno al 0.2%, mientras que para el oro es de 1 ppm. Esta ley varía dependiendo de diferentes parámetros de orden tecnológico, industrial, económico y político y puede hacer que un yacimiento que no es rentable en la actualidad lo sea en un futuro próximo, o viceversa. En cuanto a la reserva de un yacimiento, indica la cantidad total de mineral que existen y que puede ser explotada en las condiciones actuales de tecnologías y mercado. Conociendo las reservas y leyes de un yacimiento se puede calcular su interés económico.

Durante la explotación de un yacimiento, en la fase de minería se separa la mena de la ganga, acumulándose esta última en escombreras. En estas escombreras de rocas estériles, la concentración del elemento de interés económico es inferior a la ley de corte, pero pueden existir otros minerales y elementos en suficiente concentración para que sean contaminantes. En la fase de metalurgia, la mena es tratada para extraer y separar el metal en cuestión. Durante esta etapa se genera un importante volumen de residuos que suelen contener altas concentraciones de otros elementos potencialmente tóxicos.  

 

 

Minerales metálicos del área de Peñaflor y su utilidad.

Uno de los minerales más abundantes en el área de Peñaflor es la hematites (Fe₂O₃), también conocida como oligisto, aunque este término está en desuso. La hematites es un óxido de hierro muy común y por lo tanto es la principal mena de hierro. No sólo aparece en las minas sino que su presencia es frecuente en la mayoría de los suelos, especialmente los de color rojizo, donde aparece mezclado con las arcillas. Asociado a este mineral suelen aparecer otros como goethita (FeOOH), distinguible por su aspecto botroidal, y la magnetita (Fe²⁺Fe³⁺₂O₄), reconocible por su magnetismo cuando es atraída por un imán.

Otro mineral muy abundante en las minas metálicas de Peñaflor es la pirita (FeS₂). Se trata de un sulfuro de color dorado y fácilmente reconocible por su hábito cúbico. Tradicionalmente se ha usado como fuente de azufre (S) para la fabricación de pólvora o ácido sulfúrico, pero en general se trata como ganga y se acumula en las escombreras mineras. Cuando presenta un tamaño de grano fino, suele ir acompañada de otros sulfuros de mayor interés económico por su contenido cobre y otros metales. De ahí que a veces se hable de yacimientos de pirita cobriza. Uno de estos minerales es la calcopirita (FeCuS₂), que es una de las principales menas de cobre en Peñaflor y en otras minas. Tanto la pirita como la calcopirita se han confundido con el oro por su color dorado, de ahí que reciben el apodo de “oro de los tontos”. Otra mena de Cu muy interesante por su alto contenido en este metal es la bornita (Cu₅FeS₄), que también se ha citado en Peñaflor.

La alteración de los sulfuros cerca de superficie puede originar minerales secundarios de cobre como la tenorita (CuO), un óxido poco habitual. Más comunes son la malaquita [Cu²⁺₂(CO₃)(OH)₂] y la azurita [Cu²⁺₃(CO₃)₂(OH)₂], dos carbonatos de cobre fácilmente identificables por su color verde y azul, respectivamente. Son muy abundantes en la zona debido a la presencia de rocas calizas, como por ejemplo en la mina San José, donde pueden recogerse algunos ejemplares de las escombreras.

Otros minerales significativos son la gersdorfita (NiAsS), un sulfoarseniuro de níquel, la niquelina (NiAs), arseniuro de níquel, y la annabergita [Ni₃(AsO₄)₂·8H₂O], arseniato hidratado de níquel. Estos minerales destacan por ser menas de níquel y por su contenido en arsénico, aunque son poco frecuentes en la zona.  

 

 

El impacto ambiental de las explotaciones mineras.

La explotación de los recursos minerales tiene un impacto económico y social positivo a nivel local, comarcal o nacional. Desgraciadamente, la minería también constituye una de las actividades más contaminantes, especialmente si se trata de minería metálica. Algunos de los factores que afectan al tipo de impacto y la intensidad con la que se produce son el tipo de recurso mineral que se explota, el método de explotación (minería subterránea o a cielo abierto), el tipo y volumen de residuos que se genera, la aplicación o no de sistemas de tratamiento de los residuos, etc.

En términos generales, los principales impactos ambientales que se producen por la minería son los siguientes: 

• Sobre la atmosfera: el ruido y la contaminación por polvo o por gases son importantes durante la fase de explotación, pero sus efectos no son notables en la minería abandonada.
• Sobre el agua: en la etapa de explotación se puede producir la alteración de los cauces naturales, que puede ser permanente. La contaminación de aguas superficiales puede ser importante tanto en las fases de explotación como posteriormente tras el abandono de las minas, sobre todo si no se llevan a cabo medidas correctoras y no se gestionan correctamente los residuos generados. Es especialmente importante el drenaje ácido de minas y la contaminación por elementos potencialmente tóxicos como As, Pb, Hg, Tl, Cd, Cu, Zn, etc. También se puede producir la contaminación de las aguas subterráneas, sobre todo cuando cesan los bombeos y se inundan las galerías mineras.
• Sobre el suelo: la pérdida de suelo es irreversible por uso destinado a la disposición de escombreras, huecos, instalaciones mineras, pistas, etc. La contaminación por elementos traza es importante cuando quedan escombreras y residuos abandonados. Esta contaminación también puede afectar a suelos adyacentes (urbanos o agrícolas) por dispersión de los residuos, sobre todo durante la etapa de explotación, pero también posteriormente debido a la erosión a la que están sometidos y al transporte por las aguas de lluvia.
• Sobre los ecosistemas: los principales impactos sobre los ecosistemas son eliminación de la cubierta vegetal, alteración de los hábitats y cambio en las pautas de comportamiento de la fauna.

En el área de Peñaflor, la mayoría de las minas se han explotado de manera subterránea y las explotaciones a cielo abierto son pequeñas. En consecuencia, el volumen de residuos generados suele ser poco elevado y el impacto ambiental que producen no es significativo. Esto puede ser aplicable a muchas minas como San José, Mina del Oro, Socavón Poniente, etc. No obstante, estas observaciones no son aplicables a la mina la Preciosa II, donde existe un área de al menos 5-6 ha cubierta con residuos, cuya erosión y lixiviación tiene un fuerte impacto en las aguas y suelos del entorno.

 

 

El drenaje ácido de minas.

El drenaje ácido de minas (DAM) es una traducción literal de la expresión inglesa acid mine drainage, y constituye uno de los principales problemas asociados a la minería de sulfuros metálicos. Con este término se denominan a las aguas ácidas originadas a partir de la oxidación de la pirita y otros sulfuros. Las principales fuentes de drenaje ácido son los lixiviados de escombreras, las balsas de residuos o “tailings”, desagües de galerías subterráneas, las cortas o minas a cielo abierto, los residuos de las plantas de tratamiento y concentración, y cualquier material que tenga restos de sulfuros susceptibles de ser oxidados.

Las principales características del DAM son aguas con extrema acidez (en general pH<4), altos contenidos de Fe²⁺ y SO₄^2- disueltos, elevada conductividad eléctrica y grandes cantidades de metales pesados y otros elementos traza potencialmente tóxicos, entre los que cabe destacar As, Cd, Pb, Zn, Cu, Hg, Mo, Sb, Se, etc.

El problema se origina cuando los sulfuros que se encuentran en el subsuelo son expuestos en la superficie a condiciones oxidantes. Entre ellos, el mineral más importante por su abundancia es la pirita.

La oxidación de la pirita (FeS₂) es un proceso químico y biológico complejo en el que pueden intervenir varias reacciones. En presencia de oxígeno atmosférico y humedad la pirita se oxida produciendo un mol hierro ferroso (Fe²⁺), dos moles de sulfato (2SO₄^2- ) y dos moles de protones (H⁺) (reacción 1):

FeS₂(s) + 7/2 O₂+ H₂O  Fe²⁺+ 2SO₄^2-+ 2H⁺ (reacción 1)

A su vez, el hierro ferroso producido puede oxidarse a hierro férrico mediante la reacción 2:

Fe²⁺+ ¼ O₂+ H⁺ Fe³⁺+ ½ H₂O (reacción 2)

En condiciones abióticas este proceso es lento pero en presencia de bacterias del tipo Thiobacillus ferrooxidans o Leptospirillum ferrooxidans la reacción 2 puede ser acelerada por un factor mayor que 10⁵.

El hierro férrico producido precipitará mediante hidrólisis formando depósitos de tonalidades ocres que son muy característicos de las zonas contaminadas por DAM. Mediante este proceso se generan tres moles adicionales de protones (H⁺) (reacción 3):

Fe³⁺+ 3H₂O  Fe(OH)₃(s) + 3H⁺ (reacción 3)

Por tanto, la reacción completa de oxidación de la pirita puede escribirse como:

FeS₂(s)+ 15/4 O₂+ 7/2H₂O Fe(OH)₃(s) + 2SO₄^2-+ 4H⁺ (reacción 4),

donde 1 mol de pirita genera 4 moles de H⁺, o lo que es lo mismo, dos moles de ácido sulfúrico. Estas aguas ácidas son importantes en la mina la Preciosa II, fluyendo por los arroyos que se forman en las escombreras de la mina presentando valores de pH inferiores a 2 en muchos de ellos (Figura 1).

Además de la acidificación de las aguas, también ser liberan los elementos traza que van asociados a la pirita, siendo los más importantes As, Cd, Cu, Pb, Zn, Hg o Tl. Estos elementos son bastante solubles en las aguas ácidas, y pueden transportarse fácilmente hasta que las aguas se van neutralizando y precipitan asociados a óxi-hidróxidos de hierro o minerales de la arcilla.

 

 

Las reacciones implicadas en las génesis del DAM están afectadas por diversos factores. Uno de los más importantes es la presencia de hierro en su estado oxidado (hierro férrico, Fe³⁺), ya que éste puede oxidar la pirita de manera más rápida que el oxígeno. Por otro lado, la presencia de bacterias como Thiobacillus ferrooxidans o Leptospirillum ferrooxidans son también muy importantes ya que pueden intervenir en diversas reacciones, sobre todo en la oxidación de hierro ferroso a férrico.

El drenaje ácido producido por la oxidación de sulfuros puede interaccionar con minerales alcalinos produciendo reacciones de neutralización. Los minerales con mayor poder neutralizante son los carbonatos, y en particular la calcita (CaCO₃), que es un mineral muy común y altamente reactivo en comparación con la tasa de disolución de la pirita. La calcita es el componente principal de las rocas calizas, muy comunes en el entorno de Peñaflor. También es un componente mayoritario de las margas y calcarenitas del Mioceno presentes en la zona.

En función del pH del medio la calcita puede disolverse y mantener el pH en torno a 7 (pH neutro), según las siguientes reacciones:

 

CaCO₃ + H⁺Ca²⁺ + HCO₃^- (reacción 6)

CaCO₃ + 2H⁺Ca²⁺ + CO₂ + H₂O (reacción 7)

 

Precipitación de minerales y atenuación natural de la contaminación.

Según lo expresado por la reacción 3, a valores de pH comprendidos entre 2 y 3 el hierro férrico (Fe³⁺) disuelto en las aguas ácidas comienza a precipitar en forma de oxi-hidróxidos y oxi-hidróxisulfatos de hierro. Estos precipitados se conocen con el nombre de sedimentos o depósitos “ocres” debido a las tonalidades anaranjadas o rojizas que presentan, y son muy característicos de las zonas contaminadas por DAM. Su estudio es de gran interés geoquímico y ambiental porque pueden retener elevadas concentraciones de metales pesados adsorbidos o coprecipitados.

Las principales fases minerales asociadas a los depósitos ocres son:

1. Goethita (α-FeOOH): es la forma más estable de los hidróxidos de Fe y ocurre en la mayoría de los ambientes superficiales. En medios ácidos es muy común como constituyente minoritario, pero rara vez es la fase dominante. Presenta un color típico amarillento-marrón.
2. Ferrihidrita (Fe5O8H·4H2O): Es uno de los minerales más populares asociados al drenaje ácido y a menudo se ha considerado como un hidróxido de hierro amorfo, debido a su baja cristalinidad. Presenta un color marrón-rojizo y una alta superficie específica (200-600 m2/g), por lo que tiene una gran capacidad de adsorción de metales.
3. Schwertmannita (Fe8O8(OH)6SO4): Este mineral fue descubierto y descrito en los años 90 por Bigham, pero se considera el mineral más común asociado con los precipitados ocres de drenajes ácidos de minas. En el campo se diferencia por tener un color amarillo brillante. Al igual que la ferrihidrita, es un mineral de muy baja cristalinidad y tiene una alta superficie específica (100-200 m2/g), por lo que tiene una alta capacidad en la adsorción de metales.
4. Jarosita [KFe3(OH)6SO4)2]: Es un mineral muy común en ambientes contaminados por DAM, especialmente en valores de pH en torno a 2. Se distingue fácilmente por su color amarillento claro, y a diferencia de otros minerales que aparecen en los precipitados ocres, la jarosita suele estar bien cristalizada.
5. Hematites (α-Fe2O3): Este mineral no es común en los depósitos ocres formados recientemente pero puede formarse con el tiempo por deshidratación de los hidróxidos de hierro. La hematites es un mineral muy cristalino y se identifica fácilmente por su color rojizo.

Al margen de los depósitos ocres, existen otros precipitados muy característicos de los ambientes contaminados por DAM. Nos referimos a las eflorescencias de sulfatos que precipitan en el margen de los arroyos, sobre las escombreras y en muchos otros lugares. Estos precipitados se forman en épocas veraniegas o de intensa evaporación y al igual que en el caso anterior, pueden acumular elementos potencialmente tóxicos. No obstante, a diferencia de los depósitos ocres, las eflorescencias tienen una elevada solubilidad, por lo que se disuelven rápidamente con las primeras lluvias, y pueden producir pulsos contaminantes.

Entre estos minerales secundarios, predominan sobre todo los sulfatos hidratados de hierro entre los que cabe destacar la melanterita (Fe2+SO4·7H2O), que puede distinguirse claramente en los arroyos y escombreras de la Preciosa II (Figura 2). Este mineral es uno de los primeros en formarse, ya que contiene hierro en su estado reducido. Es fácilmente distinguible por su color verde o verde-azulado. A medida que avanza el verano tiende a deshidratarse y oxidarse, transformándose en otros minerales y perdiendo su color original. La calcantita (CuSO4·5H2O) es otro mineral muy llamativo debido a su color azul turquesa intenso. Este color se debe a que está formado por cobre. Junto a la galería de la Preciosa I, se forma una veta de calcantita posiblemente asociada a la lixiviación de calcopirita presente en las rocas. 

 

 

 

Otro de los minerales más comunes en las eflorescencias es la copiapita (Fe2+Fe43+(SO4)6(OH)2·20H2O), compuesto por hierro ferroso y férrico. Es muy estable y bastante abundante. A menudo se confunde con azufre, por su color amarillo que cubre la mayoría de los terrenos donde se forman estas costras. Asociada a ella es habitual encontrar halotriquita (Fe2+Al2(SO4)4·22H2O), un sulfato de alumninio de color blanco y distinguible por su hábito fibroso. También de aspecto fibroso y de color blanco es la epsomita (MgSO4·7H2O), un sulfato de magnesio usado ampliamente en la industria farmacéutica y agraria.

En condiciones de extrema acidez y altas concentraciones de hierro férrico pueden formarse coquimbita Fe3+2(SO4)3·9H2O) y romboclasa (HFe3+(SO4)2·4H2O). Estos minerales son importantes desde un punto de vista ambiental ya que pueden acumular arsénico, aunque hay que considerar también los efectos negativos cuando se disuelven rápidamente. Finalmente, otro de los minerales que se forma en presencia de calcio es el yeso (CaSO4·2H2O). Este mineral tiene una solubilidad menor que el resto y puede observarse precipitado en el cauce de los arroyos de la Preciosa II durante todo el año. Se distingue fácilmente por su intenso brillo nacarado y su transparencia, aunque puede adquirir tonalidades rojizas debido a impurezas de hierro. 

 

 

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Dr. Adolfo Miras Ruiz  y Dr. Antonio Romero Baena.

Universidad de Sevilla.

 

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