Impacto ambiental producido por los jales de San Felipe de Jesús

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(1)UNIVERSIDAD DE SONORA División de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Geología. “IMPACTO AMBIENTAL PRODUCIDO POR LOS JALES DE SAN FELIPE DE JESÚS”. TESIS Para Obtener el Título de:. GEÓLOGO. Presenta:. Zoila Guadalupe Espinoza Madero. Hermosillo, Sonora. 14 de Septiembre de 2012.

(2) Universidad de Sonora Repositorio Institucional UNISON. Excepto si se señala otra cosa, la licencia del ítem se describe como openAccess.

(3) AGRADECIMIENTOS. A mis padres, Norberto Espinoza y Marisa Madero por sus consejos y paciencia. A mis hermanos, Herman y Mabel DY por su compañía y darme ánimos de seguir adelante. A mis abuelos, Ramona Gallego, Ofelia Samaniego y Antonio Madero por su apoyo constante. Al Ing. Jesús Heredia por su incondicional ayuda. A la M.C. Margarita de la O, por sus enseñanzas y gran paciencia durante mis estudios y después de ellos.. Y a todas las personas que confiaron en mí y me brindaron su apoyo y compañía durante todo este tiempo.. Gracias..

(4) CONTENIDO. RESUMEN I.- INTRODUCCIÓN -------------------------------------------------------------------------------------- 1 II.- ANTECEDENTES ------------------------------------------------------------------------------------- 4 III.- OBJETIVOS ------------------------------------------------------------------------------------------- 6 III.a.1.- Objetivo General -------------------------------------------------------------------- 6 III.a.2.- Objetivos Particulares -------------------------------------------------------------- 6 IV.- LOCALIZACIÓN Y VÍA DE ACCESO -------------------------------------------------------------- 7 V.- GEOLOGÍA REGIONAL ------------------------------------------------------------------------------ 8 VI.- FISIOGRAFÍA -------------------------------------------------------------------------------------- 10 VII.- GEOMORFOLOGÍA ------------------------------------------------------------------------------- 11 VIII.- HIDROGRAFÍA ---------------------------------------------------------------------------------- 13 IX.- CLIMATOLOGÍA ----------------------------------------------------------------------------------- 15 X.- SUELOS ----------------------------------------------------------------------------------------------- 15 XI.- TIPO DE YACIMIENTO --------------------------------------------------------------------------- 17 XII.- TIPO DE BENEFICIO ---------------------------------------------------------------------------- 18 XIII.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL JAL SAN FELIPE -------------------------------------- 19 XIV.- METODOLOGÍA --------------------------------------------------------------------------------- 20 XIV.b.- Metodología de campo ----------------------------------------------------------------- 20 XIV.c.- Metodología de laboratorio y gabinete -------------------------------------------- 22.

(5) XIV.c.1.- Climatología ------------------------------------------------------------------------ 22 XIV.c.2.- Hidrogeología --------------------------------------------------------------------- 23 XIV.c.3.- Análisis granulométrico ------------------------------------------------------- 23 XIV.c.4.- Cálculo de erosión hídrica ----------------------------------------------------- 24 XIV.c.5.- Análisis geoquímico ------------------------------------------------------------ 25 XV.- RESULTADOS ------------------------------------------------------------------------------------- 27 XV.d.- Resultados de climatología ------------------------------------------------------ 27 XV.d.1.- Precipitación y temperatura ----------------------------------------- 27 XV.d.2.- Hidrogeología ------------------------------------------------------------ 28 XV.d.3.- Índice de aridez ---------------------------------------------------------- 28 XV.d.4.- Índice de erosión ------------------------------------------------------- 30 XV.e.- Resultados de sedimentología -------------------------------------------------- 31 XV.e.1.- Suelos ---------------------------------------------------------------------- 31 XV.f.- Resultados de erosión hídrica ---------------------------------------------------- 32 XV.f.1.- Erosión hídrica del suelo ---------------------------------------------- 32 XV.f.2.- Erosión hídrica del jal --------------------------------------------------- 34 XV.g.- Geoquímica --------------------------------------------------------------------------- 35 XV.g.1. - Geoquímica de suelos y sistema fluvial (naturales) ------------ 38 XV.g.2. - Geoquímica de jales ---------------------------------------------------- 39 XV.h.- Índice de Geoacumulación ------------------------------------------------------- 40 XVI.- CONCLUSIONES --------------------------------------------------------------------------------- 46 XVII.- RECOMENDACIONES -------------------------------------------------------------------------- 47 XVIII.- BIBLIOGRAFÍA -------------------------------------------------------------------------------- 48 IXX.- ANEXOS ------------------------------------------------------------------------------------------- 53 Anexo A (Imágenes del jal San Felipe y microcuenca El Lavadero) ------------ 53 Anexo B (Datos de precipitación) ------------------------------------------------------- 60 Anexo C (Datos de temperatura) -------------------------------------------------------- 61 Anexo D (Escurrimiento natural de la microcuenca) ------------------------------ 62 Anexo E (Características y erosión hídrica de los diferentes suelos) --------- 64 Anexo F (Calculo de la erosión hídrica del jal) -------------------------------------- 67.

(6) Anexo G (Datos del análisis granulométrico) ----------------------------------------- 69. FIGURAS Figura 1.- Plano de localización y vía de acceso al área de estudio ------------------------ 7 Figura 2.- Geología del área de San Felipe de Jesús, Sonora --------------------------------- 9 Figura 3.- Mapa fisiográfico de México, donde se muestra la Provincia de la Sierra Madre Occidental ---------------------------------------------------------------------------- 10 Figura 4.- Unidades geomorfológicas del área de estudio --------------------------------- 12 Figura 5.- Microcuenca El Lavadero -------------------------------------------------------------- 14 Figura 6.- Tipo de suelos predominantes en la microcuenca El Lavadero ------------- 16 Figura 7.- Imagen de las características físicas del jal San Felipe ------------------------ 19 Figura 8.- Localización general de las zonas muestreadas --------------------------------- 21 Figura 9.- Ubicación de las zonas de muestreo sobre el jal San Felipe de Jesús ------ 21 Figura 10.- ROTAP Modelo B, Marca Tyler ----------------------------------------------------- 24 Figura 11.- Equipo portátil de fluorescencia de rayos X ------------------------------------ 25 Figura 12.- Imagen de la superficie del jal San Felipe de Jesús ---------------------------- 53 Figura 13.- Imagen donde se muestra la cercanía del jal a la zona agrícola ----------- 53 Figura 14.- Diferentes vistas del costado del jal ----------------------------------------------- 54 Figura 15.- Imagen de las sales presentes en el jal ------------------------------------------- 55 Figura 16.- Bandeamiento en la base del jal ---------------------------------------------------- 56 Figura 17.-Agua en la superficie del jal San Felipe ------------------------------------------- 56 Figura 18.- Agrietamiento en las orillas del jal ------------------------------------------------ 57 Figura 19.- Suelo agrícola muestreado ---------------------------------------------------------- 58 Figura 20.- Cauce principal del arroyo El Lavadero ------------------------------------------ 59 Figura 21.- Deposito aluvial ------------------------------------------------------------------------- 59.

(7) TABLAS, GRÁFICAS Y DIAGRAMA. Tabla 1.- Precipitaciones y temperaturas medias --------------------------------------------- 27 Tabla 2.- Volumen de escurrimiento natural de la microcuenca ------------------------- 28 Tabla 3.- Índices de aridez y erosión ------------------------------------------------------------ 29 Tabla 4.- Características físicas de los suelos -------------------------------------------------- 31 Tabla 5.- Erosión hídrica para el suelo regosol éutrico ------------------------------------ 32 Tabla 6.- Erosión hídrica para el suelo fluvisol éutrico- vertisol crómico-feozem háplico ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 32 Tabla 7.- Erosión hídrica para el suelo litosol- regosol éutrico- regosol calcárico ------------------------------------------------------------------------------------------------- 32 Tabla 8.- Erosión hídrica para las laderas del jal --------------------------------------------- 34 Tabla 9.- Erosión hídrica para la superficie del jal ------------------------------------------ 34 Tabla 10.- Concentraciones de referencia total (CRt) por tipo de suelo ---------------- 35 Tabla 11.- Concentraciones de los diferentes elementos en las muestras analizadas ----------------------------------------------------------------------------------------------- 37 Tabla 12.- Valores obtenidos de los Igeo -------------------------------------------------------- 43. Gráfica 1.- Representación porcentual de los diferentes tipos de climas -------------- 29 Gráfica 2.- Representación porcentual de los diferentes grados de erosión ---------- 30 Gráfica 3.- Comportamiento de los índices de aridez y erosión -------------------------- 31 Gráfica 4.- Regresión lineal y factor de correlación para las muestras que corresponde al granito GS-N ------------------------------------------------------------------------ 36 Gráfica 5.- Regresión lineal y factor de correlación para las muestras que corresponde al diorita DR-N ------------------------------------------------------------------------ 36.

(8) Gráfica 6.- Concentraciones de metales de suelos agrícolas, arroyos y cauce del Río Sonora ----------------------------------------------------------------------------------------------- 38 Gráfica 7.- Concentraciones de metales en el jal San Felipe de Jesús comparadas con respecto a normas oficiales ------------------------------------------------------------------------- 39. Diagrama 1.- Diagrama Ternario que representa los Igeo de As, Pb y Hg -------------- 45.

(9) RESUMEN El presente trabajo se llevó a cabo en los jales mineros ubicados aproximadamente a 2 km de poblado de San Felipe de Jesús; dicho trabajo tiene como finalidad evaluar el impacto de estos desechos mineros hacia las diferentes zonas del entorno que lo rodean, siendo estas: zona poblacional, zona agrícola y zona hidrológica, donde a partir de las la evaluación de escorrentía de la microcuenca, se calculó la erosión hídrica, para ver el proceso de dispersión de metales a partir de los residuos mineros. Dentro de la cuenca el Lavadero se encontró un volumen de escorrentía de 39.71 m3. Esta es el principal mecanismo de erosión. La erosión que se presenta en los jales es de 44,464.47 Ton/Ha/Año, según la ecuación de perdida de suelo, siendo esta muy alta. Los riesgos de derrumbe así como de colapso son muy altos, ya que se presentan pendientes mayores 70°, cárcavas profundas y grietas. Este proceso de erosión hace que los jales sean dispersados a la zona agrícola, así como al sistema hidrológico aledaño a los depósitos de dichos jales. En función de las características climatológicas de la región y geoquímicas de los jales, éstos son generadores de drenaje ácido (pH=2.3), produciendo así la liberación de metales pesados al medio físico, de tal forma que los metales encontrados que exceden los niveles establecidos por la norma oficial mexicana, son: el arsénico, mercurio y plomo, produciendo contaminación a la zona agrícola e hidrológica (Arroyo Lavadero y Río Sonora)..

(10) I.- INTRODUCCIÓN México se ha caracterizado por ser una potencia minera, que actualmente se encuentra entre los primeros lugares de producción de ciertos minerales; la cual ha sido una constante histórica y fuente fundamental en la economía del país (Mejía et al., 1999).. La minería se ha convertido en una actividad de gran importancia para algunos estados de la república mexicana; como es el caso de Sonora que ha sido tradicionalmente considerado como un estado minero de gran importancia a nivel nacional, produciendo principalmente minerales tales como cobre, molibdeno, oro, plata, grafito y barita, que son de evidente importancia para el desarrollo de la industria (Consejo de Recursos Minerales, 1992). Toda esta actividad minera genera gran cantidad de beneficios para zonas donde se lleve a cabo esta actividad produciendo grandes ingresos a nivel estatal y nacional, pero también son generadores de grandes volúmenes de desechos que son de alto riesgo para el ambiente. En un sitio minero, las dos fuentes primordiales de riesgos ambientales son, en primer lugar el tratamiento de metales, y por consiguiente la generación de residuos mineros (jales). Donde las principales rutas de contaminación son: el polvo generado desde la mina producido por diferentes actividades realizadas en la mina (material suspendido por tráfico, hornos, explotación del mineral, entre otras). Pero también por fenómenos meteorológicos, donde estos actúan de manera diferente dependiendo. del lugar geográfico, velocidades de viento,. humedad, temperatura, precipitación, etc. De igual forma los jales pueden ser una fuente importante de contaminación de cuerpos de aguas subterráneas y superficiales por el lavado de jales o suelos contaminados (Mejía et al., 1999). Los jales mineros usualmente contienen metales que contribuyen a la contaminación ambiental debido a que no se degradan, provocando que se acumulen y formen concentraciones tóxicas para las plantas y animales. También. 1.

(11) pueden contener agentes químicos usados para el procesamiento del mineral, tales como el cianuro ó ácido sulfúrico. Los jales son usualmente colocados en la superficie, en áreas de contención ó en lagunas de oxidación, (Mejía et al., 1999) representando un riesgo potente para la salud humana y para la ecología de las zonas aledañas a estos desechos. Las características del suelo juegan un papel muy importante en aumentar ó reducir la toxicidad de los metales debido a que su distribución y disponibilidad está controlada por parámetros y propiedades del metal y características del suelo (Puga et al., 2006). como es el contenido de arcillas, materia orgánica, pH y otras. propiedades de las cuales depende el manejo de la contaminación. El pH es esencial para que se genere el transporte de los metales esto se debe a que cuando el pH aumenta, la movilidad de los metales disminuye, pero esto no se da en metales como el arsénico, molibdeno y selenio debido a la precipitación de estos en forma de hidróxidos, carbonatos o en la formación de complejos orgánicos biodisponibles (Juárez, 2006). La contaminación ambiental debido a los metales, es muy grande debido a que no son biodegradables ni termodegradables, por lo general no se filtran al subsuelo y pueden acumularse en concentraciones que pueden ser de gran peligro para la flora y fauna. La duración de la contaminación por metales pesados en los suelos puede ser por cientos o miles de años. No todos los metales son el resultado de la actividad humana, también pueden ser originados por procesos geológicos y formación de suelos. La concentración de estos metales. es controlada. por el clima, topografía y. actividades humanas. Estos metales pueden entrar a los suelos agrícolas con el uso de pesticidas, fertilizantes, composta, estiércol, lodos y aguas residuales que contienen trazas de ellos (Juárez, 2006). Desde el punto de vista geotécnico, la mayoría de los pasivos mineros (jales) se encuentran en forma de lodos o de una mezcla líquida de materiales finos que en cierta manera se comportan como un suelo por lo que aplican para su. 2.

(12) caracterización los principios de la mecánica de suelos; a condición de que se reconozcan los procesos de consolidación que tienen lugar y la forma en que fluyen los lodos. Entre las diferencias que tienen estos residuos con respecto de los suelos comunes, se encuentran el hecho de que su densidad y cuerpo son inicialmente bajos y crecen con el tiempo. Estos desechos tienen pendientes muy pronunciadas por lo cual tienen tendencia a ser zonas muy inestables, ayudando a que se produzca tanto a la erosión hídrica como la erosión eólica. Siendo estos fenómenos de gran riesgo si se tienen asentamientos humanos y/o áreas agrícolas, ya que se exponen a los contaminantes por medio del polvo ó por el consumo de productos agrícolas que son cultivados en zonas contaminadas.. 3.

(13) II.- ANTECEDENTES En México, existen pocos estudios sobre la problemática ambiental de la minería a pesar de ser un país con gran tradición minera y de los principales productores de minerales a nivel mundial. A nivel internacional, existen organizaciones que están interesados en evaluar y remediar las cuestiones ambientales de la minería, como es el caso del Ministerio de Energía y Minas de la República del Ecuador que desarrollo “Una Guía Para la Elaboración de Estudios de Impacto Ambiental Para Plantas de Beneficio, Fundición y Refinación”; tomando en cuenta todas las operaciones relacionadas con el procesamiento de minerales, así como también el tratamiento y confinamiento de los residuos y otras obras complementarias (Ministerio de Energía y Minas, 2002). SEMARNAT también contribuye al análisis de impacto ambiental, esto lo hace en el documento de “Restauración de Minas Superficiales en México” en el cual analizan los impactos ambientales, sociales, económicos y legales relacionados con la restauración de minas superficiales en México, proponiendo un esquema con los elementos a considerar para restaurar éstas minas (Jiménez et al., 2006). El distrito minero de Guanajuato también ha sido un caso de estudio de riesgo ambiental, en dicho estudio se ubicaron los depósitos de jales de cianuración y flotación existentes en el lugar y para cada deposito se investigó el tipo de yacimiento, método de beneficio y tiempo de exposición en la superficie, entre muchas otras cosas también se determinaron las evidencias morfológicas de acidificación y se cuantificó la cantidad total de cobre, plomo y zinc. Todos los estudios realizados fueron de utilidad para identificar los factores que determinan la distribución de elementos tóxicos en los jales de la zona. Dichos factores fueron de origen geológico y la clasificación textural. En Pachuca, Hidalgo se estudió el jal de la mina Dos Carlos, mediante la caracterización física y química de los residuos, el contenido de elementos tóxicos y parámetros de vegetación; mediante todos estos análisis se sugirió la revegetación total del jal con diversas especies vegetales (Hernández et al., 2009). En 2003 en el distrito minero El Triunfo-San Antonio y Santa Rosalía, Baja. 4.

(14) California Sur, se llevó a cabo un proyecto denominado “El composteo: una alternativa tecnológica para la biorremediación de suelos en México” donde esta estrategia está basada en la adición y mezclado de los componentes primarios de una composta con el suelo contaminado, y conforme la composta madura, los contaminantes son degradados por la microflora activa dentro de dicha mezcla (Velasco y Volke-Sepúlveda, 2003).. En el Estado de Sonora solo se conoce el trabajo realizado en los jales de Nacozari de García sobre la remediación y fitoestabilización de los mismos, que aún no ha concluido (Meza-Figueroa et al., 2009).. 5.

(15) III.- OBJETIVOS III.a.1.- Objetivo General Elaborar un diagnóstico sobre el probable riesgo que puede presentarse en las zonas aledañas a los jales generados por la minería en San Felipe de Jesús, Sonora, México.. III.a.2.- Objetivos Particulares Los alcances particulares que se pretenden con este trabajo son: Determinar el caudal total que fluye por la cuenca (Anexo D). Cubicar la cantidad de jales que se encuentran en el área. Caracterizar las propiedades físicas del jal. Calcular la erosión hídrica, para ver la dispersión de los mismos (Anexo E y F).. Evaluar el contenido de metales pesados en suelos agrícolas y sedimento de río. Definir los fenómenos que generan mayor riesgo a la zona.. 6.

(16) IV.- LOCALIZACIÓN Y VÍA DE ACCESO El área de estudio se localiza en la parte norte-centro del Estado de Sonora, aproximadamente a 2 km del municipio de San Felipe de Jesús; este a su vez se encuentra a 142 km al NE de la ciudad de Hermosillo, en el extremo Oeste del Río Sonora; enmarcada por las coordenadas geográficas 29° 55’ 15”– 29° 49’ 18” de Latitud Norte y 110° 26’ 12” – 110° 10’ 02” de Longitud Oeste (Figura 1). Se ubica dentro de las cartas de escala 1:50 000, H12-D12 y H12-D13 (INEGI, 2006), que corresponden a Opodepe y Aconchi respectivamente. El acceso se hace por la carretera pavimentada estatal No. 89 HermosilloArizpe y 2 Km al Oeste hasta llegar al poblado de San Felipe de Jesús cruzando el Río Sonora, donde la zona de estudio se encuentra aproximadamente a 2 Km al sur de dicho poblado (Figura 1).. Figura 1.- Plano de Localización y Vía de Acceso al Área de Estudio.. 7.

(17) V.- GEOLOGÍA REGIONAL En el área de estudio se tienen rocas con edades que van desde el Cretácico Inferior hasta el Cuaternari0 (Figura 2). Las rocas más antiguas están representadas por calizas fosilíferas y areniscas del Cretácico Inferior las cuales se encuentran en pequeños afloramientos sobreyaciendo a un pórfido granítico del Eoceno Medio. Sobre estas rocas sedimentarias del Cretácico Inferior se tienen discordantemente derrames andesíticos intercalados por tobas, calizas y areniscas las cuales tienen una edad del Cretácico Superior al Paleoceno, que son intrusionadas por rocas plutónicas cuya composición varia de granito a granodiorita del Terciario Inferior. También de esta edad aflora una unidad volcánica con riolitas, ignimbritas y areniscas tobáceas que son intrusionadas por un pórfido granítico del Terciario que también intrusiona y produce la mineralización de rocas Mesozoicas. En el Terciario Superior se tienen depósitos clásticos continentales intercalados con derrames basálticos. Finalmente la secuencia más joven está representada por depósitos aluviales del Cuaternario. Los depósitos minerales existentes son en su mayoría de contacto, con sulfuros de plomo y zinc y valores económicos de cobre y plata. Existen también algunas vetas mesotermales. La porción septentrional contiene vetas de cuarzo con valores de oro, mientras que en el sur existen principalmente depósitos de contacto de plomo y zinc (Roldán-Quintana, 1979).. 8.

(18) 9. Figura 2.- Geología del área de San Felipe de Jesús, Sonora (Roldan- Quintanar, 1977)..

(19) VI.- FISIOGRAFÍA El área de estudio se encuentra ubicada dentro de la provincia de la Sierra Madre Occidental, subprovincia fisiográfica de Sierras y Valles del Norte (Rascón et al., 2004).. Esta provincia está limitada en la parte norte por la provincia Sierras y. Llanuras del Norte y hacia el poniente con la provincia Llanura Sonorense (Figura 3). La subprovincia de Sierras y Valles del Norte es una zona de sierras alargadas con una orientación NW- SE, separadas por grandes valles intermontanos.. Figura 3.- Mapa Fisiográfico de México, donde se muestra la Provincia de la Sierra Madre Occidental.. 10.

(20) VII.- GEOMORFOLOGÍA San Felipe de Jesús se encuentra dentro de una zona transicional de un sistema de río y lomeríos estables y metaestables (Figura 4),. producto de la. depositación del intemperismo de rocas ígneas tanto extrusivas como intrusivas1 El rasgo morfológico más sobresaliente en el área es la Sierra de Aconchi la cual cuenta con elevaciones mayores de 2,000 metros sobre el nivel del mar. Existe otra unidad de interés que está representada por un stock de riolita porfídica con un afloramiento de forma circular, las elevaciones de esta unidad van desde los 800 a 1200 metros, el drenaje de esta riolita es de tipo radial (Roldán-Quintana, 1979).. 1. Atlas Estatal de Riesgos del Estado de Sonora http://www.ars.gob.mx Agosto 2012.. 11.

(21) 12. Figura 4.- Unidades Geomorfológicas del Área de Estudio (Atlas Estatal de Riesgos delEstado de Sonora)..

(22) VIII.- HIDROGRAFÍA Las características hidrológicas del área son definidas por el Río Sonora, que fluye en dirección N-S, iniciándose en Cananea y desembocando en la presa El Molinito. A este río se le unen una gran cantidad de afluentes como son los arroyos: El Lavadero, Huerobabi, Samota, La Gotera, Zanjones y la Garza entre otros, que drenan en los flancos montañosos, siendo estos de carácter dendrítico. Uno de los tantos flancos montañosos que tienen una escorrentía hacia dicho río es la microcuenca denominada El Lavadero (Figura 5), cuyo nombre se tomo de uno de los arroyos principales que drena al río, donde los principales descargas de agua corresponden a los arroyos: “La Plomosa”, “Caratamaca”, “La Colorada”, “Los Paredones”, “El Gavilán”, “La Madera”, “El Lavadero”, “La Cañada de Santa Rosa”, “Cañada La Ventana”, “La Palmita”, “El Cajón Hondo”, que corren de Oeste hacia el Sureste , hasta desembocar en el Río Sonora (Rascón et al., 2004). Todos estos arroyos son intermitentes pero en épocas de lluvia pueden presentar fuertes avenidas. En esta microcuenca se encuentra localizado el depósito del jal de San Felipe, donde éste se ubica en la parte baja sureste de la microcuenca, colindando con el cauce del Río Sonora.. 13.

(23) 14. *Elaborado por: Zoila Gpe. Espinoza M.. julio y agosto.. valores mínimos de escurrimientos se dan en los meses de marzo, abril y mayo, mientras que los máximos se dan en. El promedio anual de escurrimiento de la microcuenca es de 41.45 mm3/año. En la Tabla 2 se pueden observan que los. Figura 5.- Microcuenca El Lavadero, donde se encuentra el área de estudio.*.

(24) IX.- CLIMATOLOGÍA En el Estado de Sonora predominan los climas muy secos, secos y semisecos, caracterizados por tener altas temperaturas y bajas precipitaciones; la zona estudiada está dentro de la región del clima semiseco siendo la que ocupa aproximadamente el 13% del Estado, abarcando las sierras Los Locos, La Madera, El Bellotal, Los Azules, entre otras (Rascón et al., 2004). De acuerdo a los datos recopilados por la CNA en los últimos veintiún años la temperatura media anual (Anexo C) en el área de estudio es de 18 °C, donde los meses de enero y diciembre son los que representan las temperaturas más bajas y las temperaturas más elevadas se tienen en los meses de junio y julio principalmente. La precipitación media anual (Anexo B) en los últimos veintiún años (1979 al 2001) es de 41.83 mm/año, siendo julio y agosto los meses con mayor precipitación y los meses de abril y mayo con menos cantidad de lluvia reportada (Tabla 1).. X.- SUELOS En la microcuenca estudiada se tienen principalmente tres tipos de suelos predominantes según la Carta Edafológica Hermosillo Escala 1:250,000 (Figura 6), que a continuación se describen: Je+Vc+Hh/2: Este tipo de unidad es compuesta, ya que el tipo de suelo que predomina es un Fluvisol Éutrico, seguido de un Vertisol Crómico y por último en porcentaje se encuentra el Feozem Háplico, la textura que predomina es gruesa (Anexo E).. Éste se encuentra distribuido a lo largo del cauce del río Sonora,. presentando aproximadamente un 19% del área de estudio. I+Re+Rc/2: En este tipo de suelo predomina el Litosol, siguiendo en porcentaje el Regosol Éutrico y por último se encuentra el Regosol Calcárico, la textura que presenta es gruesa (Anexo E), esta unidad se encuentra distribuida en. 15.

(25) las partes altas, donde se encuentran sistemas de cerros o sierras, el porcentaje que cubren en el área de estudio es de alrededor de 22%. Re/1. Este suelo se compone solo de un tipo de unidad y corresponde a un Regosol Éutrico (Anexo E), con textura gruesa, se localiza en los márgenes del río Sonora y colinda directamente con la unidad anteriormente descrita y representa un 59% de extensión en el área de estudio. Es en éste tipo de suelo se localiza el predio de los jales mineros.. Figura 6.- Tipo de Suelos Predominantes en la Microcuenca El Lavadero (INEGI, 1983).. Las características físicas de cada uno de estos suelos se describen en la Tabla 4.. 16.

(26) XI.- TIPO DE YACIMIENTO En el distrito minero San Felipe se tienen estructuras vetiformes y zonas de Skarn o de contacto, dichas estructuras fueron mineralizadas cuando remanentes andesíticos así como un colgante de calizas fueron afectados por un pórfido riolítico; dentro de los minerales principales se encuentra: la pirita, calcopirita, galena, esfalerita y argentita. Aunado a lo anterior, la mineralización de la mina San Felipe la representa un contacto por falla entre una riolita porfídica y una unidad metamórfica, que se encuentran rellenando dos estructuras tabulares con un rumbo Este- Oeste en general. El espesor de estas vetas varia de 0.80 a 3.60 metros, en algunas zonas este espesor puede alcanzar los 23 metros mineralizados, también existe una zona de cuarzo masivo con pirita diseminada de aproximadamente 5 metros de espesor localizada entre las dos vetas. Los minerales primarios observados son la galena, esfalerita, calcopirita y pirita; como minerales secundarios se identificaron la malaquita, azurita, crisocola, cerusita, anglesita, calcita, covelita. De acuerdo a la mineralización mencionada anteriormente los minerales económicamente explotables son los sulfuros de plomo, zinc, cobre y plata, con valores bajos en oro (Roldán-Quintana, 1979; Consejo de Recursos Minerales, 1992).. 17.

(27) XII.- TIPO DE BENEFICIO La recuperación del material extraído fue por flotación selectiva; esta es una técnica de concentración de minerales en húmedo, en la que se aprovechan las propiedades físico-químicas superficiales de las partículas para efectuar la selección. En otras palabras, se trata de un proceso de separación de materias de distinto origen que se efectúa desde sus pulpas acuosas por medio de burbujas de gas y a base de sus propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas. Según la definición, la flotación contempla la presencia de tres fases: sólida, líquida y gaseosa. La fase sólida está representada por las materias a separar, la fase líquida es el agua y la fase gas es el aire. Los sólidos finos liberados y el agua, antes de la aplicación del proceso, se preparan en forma de pulpa con porcentaje de sólidos variables pero normalmente no superior a 40% de sólidos. Una vez ingresada la pulpa al proceso, se inyecta el aire para poder formar las burbujas, que son los centros sobre los cuales se adhieren las partículas sólidas. Para lograr una buena concentración se requiere que las especies que constituyen la mena estén separadas o liberadas. Esto se logra en las etapas previas de chancado y molienda. Para la mayoría de los minerales, se logra un adecuado grado de liberación moliendo a tamaños cercanos a los 100 micrones (0,1 mm). Al aumentar el tamaño de la partícula, crecen las posibilidades de mala adherencia a la burbuja; en tanto que las partículas muy finas no tienen el suficiente impulso para producir un encuentro efectivo entre partícula y burbuja. En un proceso de concentración de minerales ideal, la mena mineral se divide en un concentrado enriquecido con el componente útil y una cola con los minerales que componen la ganga. Por su parte, la estabilidad de la burbuja dependerá del espumante agregado.. 18.

(28) XIII.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL JAL SAN FELIPE El jal presenta una forma de abanico irregular, que se abre hacia la parte norte (Anexo A), teniendo un diámetro de abertura de aproximadamente 206 m, con un área total de casi 16,300 m2, con alturas máximas de 5 m y mínimas de 2 m. Se calculo el tonelaje utilizando una densidad de 2.57 gr/cm3 correspondiente al promedio de los minerales presentes en el jal (sílice 2.65 gr/cm3 y feldespatos 2.5 gr/cm3); donde el tonelaje resultante fue 209,455 Tons. Las pendientes en sus laderas van de 70° a 90°, presentándose una erosión en forma de derrumbes y cárcavas (foto 2 de la Figura 7). Hacia la parte norte se presentan áreas de derrames como se aprecia en la Figura 7, también hacia la parte sureste se presenta una laguna de agua ácida (pH=2.3) (foto 3 de la Figura 7). En la parte superior del jal se presentan dos patrones de drenaje diferente (Figura 7), el primero que es un drenaje más joven e incipiente que corre hacia el norte, y el segundo que es más viejo y más profundo y extenso que corre de oeste a este. El tamaño promedio de su granulometría varía de 2.44 a -1.22, lo cual indica que tiene tamaños de grano fino y grueso.. Figura 7.- Imagen de las características físicas del Jal San Felipe.. 19.

(29) XIV.- METODOLOGÍA Las metodologías utilizadas en el presente trabajo son de dos tipos; de campo y de laboratorio. XIV.b.- Metodología de Campo: Esta consistió en la ubicación y localización de la zona de estudio a partir de un mapa topográfico (INEGI, Aconchi H12-D13) escala 1:50,000 y GPS (Garmin 12). Así como la ubicación de los puntos de muestreo para roca, suelo, sedimento (figura 8) y jales (figura 9).. Roca: esta consistió en el muestreo de afloramientos de rocas localizadas en el yacimiento. Suelo: consistió en toma de muestras de los lotes agrícolas aledaños al jal estudiado (Anexo A, Figura 19). Sedimento: muestreo de arroyo, el cual consistió en toma de muestra de terraza y de cauce, así como el levantamiento del perfil (Anexo A, Figura 20). Jal: este método consistió en la distribución de los puntos de muestreo y fueron dos: Muestreo a juicio de experto y muestreo sistemático, donde en cada uno de estos se tomó un total de 4 perfiles (Figura 9) en los cuales se recolectaron tres muestras de la base a la cima. Además se realizaron toma de muestras adyacentes (J1 y J2) de costras del jal (Anexo A, Figura 14 y 16).. 20.

(30) En la siguiente imagen se representa el muestreo realizado en los sedimentos de arroyo, depósito aluvial, suelos agrícolas y la zona de jales. Donde se puede observar las muestras que tienen influencia de los jales (Figura 8).. Figura 8.- Localización general de las zonas muestreadas. 2. Figura 9.- Ubicación de las zonas de muestreo sobre el Jal San Felipe de Jesús. 2. 2. Elaborado por: Zoila Gpe. Espinoza M.. 21.

(31) Las dimensiones del depósito de jal se realizaron de manera directa en campo, a partir de cinta métrica, estadal y GPS.. XIV.c.- Metodología de Laboratorio y Gabinete: Los datos obtenidos para el presente trabajo, se realizaron a partir de la aplicación de las siguientes metodologías: XIV.c.1.- Climatología Se utilizaron los datos de la estación meteorología de Huepac de la CNA (1979 al 2001) para obtener los tipos de clima basándose en el Índice de Aridez de Martonne 1926, el cual se define con la siguiente fórmula:. Donde:. Índice de Aridez (adm) P = Precipitaciones anuales (mm) T = Temperatura media anual (°C). Con los mismos datos de precipitación utilizados en la formula anterior se calculo el Índice de Erosión Potencial de Fournier 1960; la cual se representa a continuación:. Dónde: K= Índice de Erosión Potencial (adm) Pi= Precipitación media mensual (mm) P= Precipitación media anual (mm). 22.

(32) XIV.c.2.- Hidrogeología Se calculó el. volumen anual de escurrimiento en la microcuenca, de. acuerdo a la formula de la NOM-011-CNA-2000: [. ]. Donde: hp= Precipitación media anual (mm) A= Área de la cuenca = Coeficiente de escurrimiento (adm) K= Características físicas del suelo (adm). XIV.c.3.- Análisis granulométrico La granulometría se llevó a cabo en el laboratorio de Sedimentología del Departamento de Geología de la Universidad de Sonora; el análisis se basa en los procedimientos establecidos por Lindholm (1987), mediante el siguiente procedimiento: 1.- A partir de la muestra obtenida en campo se toma una submuestra de aproximadamente de 1 Kg, esta se disgrega y se seca en el horno a temperaturas entre 50-75 °C, durante una hora. 2.- Después de secar la muestra ésta se pesa y se registra su peso en la hoja de cálculo. 3.- Posteriormente se vierte la muestra en el juego de tamices, donde éstos se ordenan de arriba hacia abajo con la siguiente secuencia de numero 5, 10, 18, 35, 60, 120, 230 y fondo.. 23.

(33) 4.- Se colocan los tamices en la ROTAP modelo B marca CE Tyler (Figura 10), dejándose en movimiento constante alrededor de 15 minutos.. Figura 10.- ROTAP Modelo B, Marca Tyler.. 5.- Por último se pesa cada una de las fracciones de sedimento que quedaron en cada tamiz. 6.- Se procede a hacer el cálculo de los datos obtenidos de los tamices y se hace la graficación de estos. 7.- Los datos obtenidos son interpretados para obtener los resultados del lugar de estudio.. XIV.c.4.- Cálculo de Erosión Hídrica El cálculo de la erosión hídrica se hizo en base a la Ecuación Universal de Perdida de Suelo (EUPS) el cual es un modelo matemático desarrollado por Wischmeier y Smith en 1978, para estimar la perdida de suelo anual producida por la erosión hídrica, este modelo es representado por la siguiente ecuación: A = (0.224) R K L S C P Donde: A= Perdida Total de Suelo por Unidad de Área (ton/ha/año). 24.

(34) R= Factor erosividad de las lluvias (MJ/ha*mm/hr) K = Factor erodabilidad del suelo (Ton/ha.MJ*ha/mm*hr) LS = Factor topográfico, que es en función de longitud, inclinación y forma de la pendiente (adm) C = Factor ordenación de los cultivos (adm) P = Factor de prácticas de conservación de la estructura del suelo (adm). XIV.c.5.- Análisis Geoquímico El análisis efectuado en el presente trabajo para las diferentes muestras fue a través de una metodología por vía seca. Este tipo de técnica de identificación mineral cuantitativa es muy sencilla, de manera que los ensayos se realizan de forma directa sobre la propia muestra. Esta técnica determina las especies minerales mediante una serie de operaciones diagnóstico. El análisis geoquímico se realizo. para cada una de las muestras. recolectadas en campo, dicho análisis se efectuó por medio de la pistola de Fluorescencia de rayos X, marca Niton FXL (Figura 11).. Figura 11.- Pistola de Fluorescencia de Rayos X.. 25.

(35) Para hacer este análisis se requiere de los siguientes pasos: 1.- La muestra se tamiza en el tamiz numero 230. 2.- Posteriormente la muestra se coloca en una bolsa de plástico. 3.- Fijar analizador unos segundos sobre la muestra (se lleva a cavo tres veces este proceso, hasta que la pistola lee todos los elementos). 4.- Los datos son registrados en la memoria de la pistola con formato de Excel, donde posteriormente estos son transferidos a la computadora para su interpretación.. 26.

(36) XV.- RESULTADOS XV.d.- Resultados de Climatología. XV.d.1.- Precipitación y Temperatura. En la Tabla 1 se muestran las precipitaciones y temperaturas medias mensuales correspondientes a los años comprendidos entre 1979 al 2001 de acuerdo a datos proporcionados por la estación meteorológica situada en Huepac de la CNA. Se puede observar claramente que los meses que reportan mayor precipitación son los meses de Julio, Agosto y Septiembre, siendo también el periodo con temperaturas más elevadas. Tabla 1. Precipitaciones y Temperaturas Medias.. MES Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre. MEDIA MENSUAL DE PP(mm) 22.32 19.11 13.78 9.88 5.02 28.53 141.57 116.19 54.28 29.91 15.86 45.48. MEDIA MENSUAL DE T(°C) 9.81 11.86 14.44 17.58 19.81 25.58 27.35 25.37 25.37 19.16 12.20 9.60. El mes con menor cantidad de lluvia reportada es Mayo con una precipitación de 5.024 mm, y el mes con mayor cantidad de lluvia es Julio con 141.571 mm. También podemos observar que la temperatura más baja registrada es en el mes de Diciembre con 9.6 °C y la más elevada se tiene en el mes de Julio con 27.35 °C.. 27.

(37) XV.d.2.- Hidrogeología. Con la información obtenida de las precipitaciones y temperaturas, así como el cálculo del área y el coeficiente de escurrimiento; se calculo el volumen mensual de escurrimiento natural de la microcuenca El Lavadero (Tabla 2). Tabla 2. Volumen de Escurrimiento Natural.. VOLUMEN MENSUAL DE ESCURRIMIENTO NATURAL DE LA MICROCUENCA MES hp (mm) A (Km2) Ce (adm) Vesc (m3) Enero 22,32 24,79 0,032 18,09 Febrero 19,12 24,79 0,032 15,31 Marzo 13,79 24,79 0,031 10,82 Abril 9,88 24,79 0,031 7,64 Mayo 5,02 24,79 0,030 3,81 Junio 28,54 24,79 0,033 23,65 Julio 141,57 24,79 0,047 164,93 Agosto 116,20 24,79 0,043 126,59 Septiembre 54,29 24,79 0,036 49,14 Octubre 29,92 24,79 0,033 24,92 Noviembre 15,87 24,79 0,031 12,55 Diciembre 45,49 24,79 0,035 39,99 ∑ Vesc= 497,43. Promedio Vesc= 41,45 Con los datos representados en la Tabla 2 tenemos que el promedio de volumen escurrido en la microcuenca es 41.45 mm3/Año. El mes de Julio reporta un escurrimiento de 164.93 mm3 y Agosto 126.59 mm3 siendo los meces con mayor escurrimiento, por lo contrario los meces de Abril y Mayo son los que tienen menor escurrimiento con 7.64 mm3 y 3.81 mm3 respectivamente. XIV.d.3.- Índice de Aridez. Con los datos climatológicos de CNA y con la utilización de la fórmula del Índice de Aridez de Martonne (1926), se obtuvieron los tipos de climas predominantes desde el año 1979 al 2001, dichos climas se pueden observar en la siguiente (Tabla 3).. 28.

(38) Tabla 3. Índices de Aridez y Erosión.. AÑO 1979 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001. ÍNDICE DE ARIDEZ DE MARTONNE 7,20 18,06 9,44 29,02 29,16 20,80 19,64 9,34 23,57 6,58 21,92 29,23 16,32 18,16 11,11 15,18 13,83 11,78 13,03 20,82 27,20. TIPO DE CLIMA Árido Semiárido Árido Sub-húmedo Sub-húmedo Sub-húmedo Semiárido Árido Sub-húmedo Árido Sub-húmedo Sub-húmedo Semiárido Semiárido Árido Semiárido Árido Árido Árido Sub-húmedo Sub-húmedo. ÍNDICE DE EROSION DE FOURNIER 19.49 25.78 26.69 53.57 69.09 50.34 50.58 28.9 69.03 11.04 138 124.33 23.45 27.24 20.75 123.38 39.92 41.26 215 60.31 103.1. TIPO DE EROSIÓN Muy bajo Muy bajo Muy bajo Muy bajo Bajo Muy bajo Muy bajo Muy bajo Bajo Muy bajo Alto Alto Muy bajo Muy bajo Muy bajo Alto Muy bajo Muy bajo Muy alto Bajo Moderado. De acuerdo a los datos que se muestran en la Tabla 3 y la Gráfica 1, se observa que los climas predominantes en este periodo (1979-2001) están comprendidos entre climas áridos en un a climas sub- húmedos ambos con un porcentaje similar de 38%, y en un 24% se encuentra el clima Semiárido.. Árido 38%. 38% Semiárido. Sub-húmedo. 24%. Gráfica 1.- Representación Porcentual de los diferentes Tipos de Climas que han Prevalecido en la Región de San Felipe de Jesús, durante los últimos veintiún años.. 29.

(39) XV.d.4.- Índice de Erosión. El Índice de Erosión (Índice de Fournier, 1960) nos muestran el grado tentativo de la erosión que puede prevalecer en algún lugar, en función de la precipitación y la temperatura; en este caso los índices se calcularon a partir del año 1979 al 2001, ya que fueron los datos existentes para la estación meteorológica que ahí se localiza. El índice de erosión que se presenta en el área de estudio se muestra en la Tabla 3,. en la cual se puede observar que los índices de erosión son bajos; donde el. 81% corresponde a erosión muy baja a baja, mientras que solo el 14% corresponde a una erosión alta (Gráfica 2).. Muy bajo. 14% 5%. Bajo 14% Moderado. 67%. Alto. Gráfica 2.- Representación Porcentual de los Diferentes Grados de Erosión que han prevalecido en la Región de San Felipe de Jesús, durante los últimos veintiún años.. Se puede observar que los Índices de erosión presentan una similitud conforme a los Índices de Aridez de Martonne, al aumentar estos la erosión también aumenta, esto se puede observar en la Gráfica 3. Los años que presentan mayores índices de erosión son el 1984, 88,91, 96 y 99.. 30.

(40) Índices de Erosión y Aridez (adm). 250. 200 EROSIÓN. 150. 100 ARIDEZ 50. 1979 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001. 0. Años Gráfica 3.- Comportamiento de los Índices de Aridez y Erosión con respecto al tiempo.. XV.e.- Resultados de Sedimentología. XV.e.1.- Suelos. De acuerdo a la Carta Edafológica (Hermosillo, H12-8) escala 1:250,000. Las características físicas de los tres tipos de suelos encontrados en el área de estudio, están representados en la Tabla 4. Tabla 4.- Características Físicas de los Suelos.. SIMBOLOGÍA DEL TIPO DE SUELO. NOMBRE DE SUELO. TEXTURA. Je+Vc+Hh/2. Fluvisol Éutrico+Vertisol Crómico+Feozem Háplico.. Gruesa. 9. 3. 2. 56. 0.3. Re/1. Regosol Éutrico.. Gruesa. 20. 2. 4. 64. 0.5. I+Re+Rc/2. Litosol+Regosol Éutrico+Regosol Calcárico.. Gruesa. 39. 1. 4. 52. 0.2. N° DRENAJE % MATERIA ESTRUCTURA PERFIL INTERNO ARENA ORGÁNICA. 31.

(41) XV.f.- Resultados de Erosión Hídrica. XV.f.1.- Erosión Hídrica del Suelo. La erosión hídrica se calculo de acuerdo a la ecuación Universal de Pérdida de Suelo, y utilizando los datos proporcionados por CNA. Las siguientes tablas (Tabla 5, 6, 7) muestran los resultados del cálculo teórico de erosión hídrica, en función de los diferentes tipos de suelos presentes en el área de estudio. Tabla 5.- Erosión Hídrica para el Suelo Regosol Éutrico. EROSIÓN POR ESTACIONES DEL AÑO (Re/1) ESTACIÓN. EROSIÓN (Ton/Ha/Año). Primavera Verano Otoño Invierno. 2.38 127.36 20.85 15.85. TOTAL. 166.44. Tabla 6.- Erosión Hídrica para el Suelo Fluvisol Éutrico- Vertisol Crómico-Feozem Háplico.. EROSIÓN POR ESTACIONES DEL AÑO (Je+Vc+Hh/2) ESTACIÓN. EROSIÓN (Ton/Ha/Año). Primavera Verano Otoño Invierno. 1.31 70.18 11.49 8.74. TOTAL. 91.71. Tabla 7.- Erosión Hídrica para el Suelo Litosol- Regosol Éutrico- Regosol Calcárico.. EROSIÓN POR ESTACIONES DEL AÑO (I+Re+Rc/2) ESTACIÓN. EROSIÓN (Ton/Ha/Año). Primavera Verano Otoño Invierno. 1.12 59.78 9.79 7.44. TOTAL. 78.13. 32.

(42) Como se puede observar en las tablas anteriores, el suelo con mas pérdida de suelo en todas las estaciones del año es el suelo Regosol Éutrico (Re/1), el cual presenta un grado de erosión anual promedio de 166.44 Ton/Ha/Año. Siendo el que tiene menor grado de erosión el suelo Litosol, Regosol Éutrico, Regosol Calcárico (I+Re+Rc/2) con una pérdida de suelo de 78.13 Ton/Ha/Año. Mientras que el suelo en donde se encuentra depositado el jal es el que presenta una tasa de erosión intermedia, que es de 91.71 Ton/Ha/Año y corresponde a un Fluvisol Éutrico principalmente (Je+Vc+Hh/2). En total la perdida de suelo en la microcuenca es de 336.28 Ton/Ha/Año.. 33.

(43) XV.f.2.- Erosión Hídrica del Jal. La erosión hídrica del jal se definió de igual forma que la erosión del suelo anteriormente calculada. Las siguientes tablas muestran los resultados del cálculo teórico de erosión hídrica. En función de las características físicas del jal se calculo la erosión de las laderas y de la superficie del jal (Tabla 8 y 9). Tabla 8.- Erosión Hídrica para las Laderas del Jal.. EROSIÓN POR ESTACIONES DEL AÑO (LADERAS) ESTACIÓN EROSIÓN (Ton/Ha/Año) Primavera 628.58 Verano 33,582.25 Otoño 5,496.97 Invierno 4,180.66 TOTAL 43,888.46. Tabla 9.- Erosión Hídrica para la Superficie del Jal.. EROSION POR ESTACIONES DEL AÑO (SUPERFICIE) ESTACIÓN. EROSIÓN (Ton/Ha/Año). Primavera Verano Otoño Invierno. 8.25 440.74 72.14 54.87. TOTAL. 576.00. Como se puede observar en las tablas 8 y 9, la zona del jal que presenta mayor erosión son las laderas con una perdida de suelo de 43,888.46 Ton/Ha/Año; por lo contrario en la superficie se tiene una taza mucho menor cuya erosión es 576 Ton/Ha/Año. Por lo tanto en total la erosión hídrica del jal es de 44,464.47. Ton/Ha/Año.. 34.

(44) XV.g.- Geoquímica. El muestreo de suelos, así como de los cauces de río y arroyo se realizó conforme a la metodología establecida por la NMX-AA-132-SCFI-2006, que se refiere al muestreo de suelos para la identificación y la cuantificación de metales y metaloides, y manejo de las muestras; el muestreo de jales se realizo conforme a la metodología establecida por NOM-141-SEMARNAT-2003. Considerándose en dichas normas como metales de carácter tóxico los que se muestran en la Tabla 10,. así como, las variaciones en las concentraciones de. elementos en los. diferentes usos de suelo (Tabla 10).. Tabla 10.- Concentraciones de Referencia Total (CRt) por Tipo de Suelo, consideradas por SEMARNAT y Secretaria de Salud (2006).. ELEMENTO CONTAMINANTE Arsénico Bario Berilio Cadmio Cromo Hexavalente Mercurio Níquel Plata Plomo Selenio Talio Vanadio. USO AGRÍCOLA/RESIDENCIAL/COMERCIAL. USO INDUSTRIAL. 22 5,400 150 37 280 23 1,600 390 400 390 5.2 78. 260 67,000 1,900 450 510 310 20,000 5,100 800 5,100 67 1,000. (mg/Kg). (mg/Kg). 35.

(45) La evaluación de geoquímica para el área de estudio efectuó solo para nueve elementos considerados tóxicos por SEMARNAT y la Secretaría de Salud, siendo estos: As, Ba, Cd, Cr, Hg, Ni, Ag, Pb y Se. Para considerar que los datos tienen una veracidad aceptable en función del instrumento con el que se realizaron las mediciones, se llevó a cabo dos lecturas de Standares Certificados de roca, correspondiendo a un Granito GS-N y una de Diorita DR-N, cuyos datos arrojados se sometieron a una regresión lineal, para el Granito su factor de correlación es de 0.99 y el de la Diorita es de 0.80, como se muestra en las Gráficas 4 y 5. Considerándose por lo tanto que los datos obtenidos. Concentración dada por la Pistola NITON. presentan una confiabilidad de un 90%. 400 350 300. R2=0.992. 250 200 150 100 50 0 0. 100. 200. 300. 400. 500. 600. Concentración de Standar de Granito GS-N Gráfica 4.- Regresión Lineal y Factor de Correlación para las Muestras que Corresponde al Granito GS-N.. Concentración dada por la Pistola NITON. 600 500 400. R² = 0.8011. 300 200 100 0 0. 100 200 300 400 Concentración de Standar de Diorita DR-N. 500. Gráfica 5.- Regresión Lineal y Factor de Correlación para las Muestras que Corresponde al Diorita DR-N.. 36.

(46) Las concentraciones que presentan cada uno de los diferentes elementos en cada uno de los puntos de muestreo se presentan en la Tabla 11. Los metales que el aparato dio como límite bajo de detección fueron: Se (100%), Ba (85%), Cd (96%), Cr (85 %), Ag (96%) y Ni (85%). Esto no quiere decir que no exista, sino más bien que existen en muy bajas concentraciones en la muestra, y la pistola no tiene la sensibilidad para detectarlo. Tabla 11.- Concentraciones de los Diferentes Elementos en las Muestras Analizadas. NOMBRE DE MUESTRA. ELEMENTOS Cr Hg Ag 0.0 8.45 0.0 49.36 8.05 0.0 0.0 8.02 0.0 0.0 8.48 0.0 0.0 7.93 0.0 0.0 8.54 0.0 0.0 11.91 0.0 72.25 8.90 0.0 0.0 7.04 0.0 62.50 11.91 0.0 0.0 8.05 0.0 0.0 33.85 0.0 6,538.35 31.36 0.0 0.0 26.85 0.0 0.0 23.65 0.0 0.0 31.93 0.0 0.0 24.77 0.0 0.0 16.11 0.0 0.0 18.87 0.0 0.0 27.11 0.0 0.0 24.70 0.0 0.0 32.73 0.0 0.0 25.81 107.15 0.0 24.13 0.0 0.0 16.97 0.0 0.0 25.87 0.0 0.0 24.82 0.0 0.0 25.53 0.0. As 0.0 0.0 0.0 0.0 28.52 65.93 0.0 0.0 9.41 0.0 0.0 0.0 59.45 15,630.45 7,419.23 8,927.42 8,707.93 2,196.73 162.20 8,681.51 855.94 14,399.97 11,831.71 2,080.18 346.23 5,442.43 9,414.03 11,839.08. Ba 0.0 949.31 0.0 0.0 0.0 339.27 0.0 0.0 0.0 0.0 139.26 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 321.43 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0. Cd 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 95.24 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0. NOM(uso agrícola, residencial, comercial). 22. 5,400. 37. 280. 23. NOM(uso industrial). 260. 67,000. 450. 510. 310. S1 S1 S1 S2 SA2 SA1 C1 CB1 DA C2 CB2 CB2 C1^ SJ2c SJ1c SJ3c SJ3c JC1 JM1 JB1 JC2 JM2 JM2^ JB2 JC3 JM3 JB3 JMix4. Ni 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 4,906.65 0.0 0.0 0.0 124.91 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 137.52 0.0 126.04 0.0 0.0. Pb 352.10 342.68 248.79 191.22 205.53 588.47 496.45 241.93 31.46 353.43 131.23 580.71 657.74 11,056.15 8,873.20 6,338.69 6,577.32 4,571.56 10,920.24 22,911.32 10,210.47 23,608.64 16,501.93 8,192.46 9,538.35 13,275.47 14,556.35 14,609.23. Se 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0. 390. 1,600. 400. 390. 5,100. 20,000. 800. 5,100. 37.

(47) Mientras que los metales que sí se encuentran detectados en diferentes concentraciones casi en todas las muestras analizadas son: As (71%), Hg (100%) y Pb (100%). Los resultados que se presentan en las siguientes gráficas se subdividieron en dos niveles para ser comparadas con respecto a las Normas Oficiales establecidas por SEMARNAT y Secretaría de Salud; siendo estas: XV.g.1. - Geoquímica de Suelos y Sistema Fluvial (Naturales) Las muestras que exceden los límites establecidos por la NMX-AA-132-SCFI2006, para el As son las dos muestras de suelos agrícolas (SA1 y SA2) y el Cauce del río (C1^), mientras que en el caso del Cr solo el Cauce del Río (C1^) es el que excede el límite permisible, mientras que para el Hg las muestras que rebasan el límite son Cauce del río (C1^) y la barra de arena del arroyo El Lavadero (CB2); en el caso del Pb las muestras que presentan altas concentraciones son suelos agrícolas (SA1), barras de arena del arroyo El Lavadero (CB2) y Cauce del río (C1^) y para el Ni la única muestra que se excede es la del cauce del río (C1^). Visualmente todas estas concentraciones se observan en la Gráfica 6. As. Ba. Cd. Cr. Hg. Ag. Ni. Pb. Concentracíón en ppm. 10000. 1000. 100. 10. 1. S1. S1. S1. S2. SA2. SA1. C1. CB1. DA. C2. CB2. CB2. C1^ NOM. Puntos de Muestreo Suelos, Arroyos y Río Gráfica 6.- Concentraciones de Metales de Suelos Agrícolas, Arroyos y Cauce del Río Sonora comparadas con respecto a Normas Oficiales.. 38.

(48) XV.g.2. - Geoquímica de Jales. Las concentraciones de estas muestras varían con respecto a las de suelo de uso agrícola, urbano y comercial, ya que estos pasivos ambientales entran como uso industrial de carácter minero, por lo tanto sus límites permisibles son más altos. Los dos metales que se exceden las concentraciones máximas permisibles establecidas por SEMARNAT y Secretaría de Salud, para todas las muestras de los jales (costras, jales cima-media-base) son: As > 260 ppm y Pb > 800 ppm. Esto se puede observar en la Gráfica 7. As. Ba. Cd. Cr. Hg. Ag. Ni. Pb. 100000. Concentración en ppm. 10000 1000 100 10 1. Puntos de Muestreo de los Jales Gráfica 7.- Concentraciones de Metales en el Jal San Felipe de Jesús Comparadas con Respecto a Normas Oficiales.. 39.

(49) XV.h.- Índice de Geoacumulación. La contaminación por metales pesados produce fundamentalmente una degradación de carácter químico, con el consabido riesgo tóxico que conlleva la presencia anormal de metales en el medio, para la biota y los seres humanos (Tyler et al., 1989; Barceló y Poschenrieder, 1992; Kabata-Pendias y Pendias, 1992; Akerblom, 2006; Ortiz et al., 2007).. Sin embargo, el contenido total de metal en suelo no es un. valor significativo desde el punto de vista toxicológico (Singh, 1997; Groot et al., 1998) ya que cuando los metales llegan al sistema edáfico, en formas de diferente actividad, entran en contacto con los componentes del medio y se producen interacciones que hacen que varíe la forma química del metal y por tanto su actividad y los efectos que puedan generarse son diferentes (Baker et al., 2003; Adriano et al., 2004).. La fracción de metal en solución (forma iónica, coloides y complejos) es la que podría considerarse ambientalmente biodisponible y por tanto, capaz de interactuar con los organismos vivos y ser considerada la fracción potencialmente tóxica (Lanno et al., 1999). El estudio de la acumulación o enriquecimiento de metales pesados en el suelo se basa en técnicas de normalización geoquímica, las cuales permiten conocer los índices de geoacumulación (Igeo) y los factores de enriquecimiento (FE). Los Igeo miden el grado de contaminación de sustancias orgánicas e inorgánicas en el suelo o sedimentos (Loska et al., 1997; Moreira y Boaventura, 2003 y Müller, 1979), los FE informan la dinámica de un contaminante inorgánico o elemento químico de la corteza terrestre que puede ser transportado por la lluvia, viento o por fuentes antropogénicas (Hansen et al., 1995; Reiman y de Caritat, 2000). En el presente trabajo se utilizo el Igeo de Müller (1979), el cual se expresa a partir de la siguiente formula: Igeo=log2 Cn / 1,5 x Bn Donde: Igeo = Índice de Geoacumulación.. 40.

(50) Cn = Concentración del elemento químico en el suelo. Bn = Fondo geoquímico de referencia del elemento de acuerdo con su contenido medio mundial. 1,5 = Constante que representa las fluctuaciones de una sustancia dada en el ambiente y la influencia antropogénica. Los resultados obtenidos en el presente trabajo sobre los Índices de geoacumulación (Igeo) se muestra en la Tabla 12. Con respecto a los Igeo de As, de las muestras localizadas en el Arroyo El Gavilán S1, Arroyo El Lavadero S2, Barra A. Gavilán, Barra A. Lavadero, Río Sonora y Deposito Aluvial , ubicándose éstas en un área de no influencia del patrón de drenaje que fluye de los jales hacia el río; mostrando valores negativos, estos están dados porque la concentración del elemento en ese punto es menor que el background tomado de la literatura a escala global y en la zona pudiera existir una pequeña anomalía geoquímica, los cuales en la escala de clasificación de Igeo se caracterizan por ser zonas no contaminadas, mientras que para las muestras de suelos agrícolas y cauce del Río, las cuales presentan una influencia directa sobre el patrón de drenaje de los jales al río Sonora, mostrando un Igeo que se encuentra en un rango entre 1 y 3, lo cual indica de una contaminación moderada tendiendo a fuerte, mientras que para las muestras recolectadas de la superficie de los jales, así como de los perfiles de estos los valores se encuentran en el rango de 11 a 5, los cuales indican clasificaciones que van de una fuerte a muy fuerte contaminación. En cuanto a los valores encontrados para los índices de geoacumulación del Hg todas las muestras presentan valores de clasificación de muy fuerte, lo cual nos indica que existe una contaminación de mercurio por actividad de carácter antropogénica, ya que naturalmente las concentraciones promedio. de dicho. elemento en suelos es de 0.11 mg/kg (Athar y Vohora, 1995). Los índices de acumulación para el caso del Pb, son muy parecidas a las del As, ya que para las muestras recolectadas en la parte alta del sistema de drenaje (Arroyo El Gavilán S1, Arroyo Lavadero S2, Barra A. Gavilán, Barra A. Lavadero, Río Sonora y Deposito Aluvial) , donde el jal se encuentra localizado en la parte baja del. 41.

(51) jal, el Igeo es de moderado a no contaminado, mientras que en la zona baja donde existe una de influencia del jal y por donde el drenaje fluye las muestras presentan una fuerte contaminación, siendo estas los suelo agrícolas y el cauce del río Sonora. En cuanto al índice de geoacumulación sobre los jales todas las muestras presentan una clasificación de muy fuerte.. 42.

(52) Tabla 12.- Valores Obtenidos de los Igeo en los Diferentes Puntos de Muestreo.. NOMBRE DE MUESTRA S1 Parte Alta Arroyo “El Gavilán” S1 Parte Alta Arroyo “El Gavilán” S1 Parte Baja Arroyo “El Gavilán” S2 arroyo “El Lavadero” SA2 Suelo Agrícola SA1 Suelo Agrícola C1 Cauce del Río Sonora CB1 Deposito Aluvial(DA) C2 Arroyo “El Lavadero” CB2 Barra de Arena der. CB2 Barra de Arena der. C1^ Cauce del Río SJ2 Costra SJ1 Costra SJ2 Jal SJ1 Jal SJ3 Costra SJ3 Costra SJ3 Jal SJ4 Jal J1 Cima J1 Parte Media J2 Base J2 Medio J2 Cima J3 Medio J3 Cima. As Igeo. CLASIFICACIÓN. Hg Igeo. CLASIFICACIÓN. Pb Igeo. CLASIFICACIÓN. -13.5507. No Contaminada. 9.4478. Muy fuerte. 2.9679. Moderada. -13.5507. No Contaminada. 9.3778. Muy fuerte. 2.9288. Moderada. -13.5507. No Contaminada. 9.3724. Muy fuerte. 2.4669. Moderada. -13.5507. No Contaminada. 9.4529. Muy fuerte. 2.0872. Moderada. 1.2489. C. Moderada. 9.3561. Muy fuerte. 2.1913. Moderada. 2.4579. C. Moderada. 9.463. Muy fuerte. 3.7089. Fuerte. -13.5507. No Contaminada. 9.9061. Muy fuerte. 3.4636. Fuerte. 9.5226. Muy fuerte. 2.4265. Moderada. 9.1844. Muy fuerte. -0.516. No Contaminada. -13.5507 -0.3507. No Contaminada No Contaminada. -13.5507. No Contaminada. 9.9429. Muy fuerte. 2.9734. Moderada. -13.0755. No Contaminada. 9.3832. Muy fuerte. 1.5441. Moderada. -13.05507. No Contaminada. 11.45. Muy fuerte. 3.6898. Fuerte. 2.3086. C. Moderada. 11.34. Muy fuerte. 3.8695. Fuerte. 10.3471 9.272 9.4554 9.4987 9.539 9.5031 9.6156 9.9463 7.5161. Muy Fuerte Muy Fuerte Muy Fuerte Muy Fuerte Muy Fuerte Muy Fuerte Muy Fuerte Muy Fuerte Muy Fuerte. 11.116 10.933 11.059 11.13 11.366 10.999 11.002 11.043 10.379. Muy fuerte Muy fuerte Muy fuerte Muy fuerte Muy fuerte Muy fuerte Muy fuerte Muy fuerte Muy fuerte. 7.9407 7.6233 8.5184 8.9919 7.1381 7.1914 8.3375 8.3427 6.6666. Muy fuerte Muy fuerte Muy fuerte Muy fuerte Muy fuerte Muy fuerte Muy fuerte Muy fuerte Muy fuerte. 3.7566. Fuerte. 10.607. Muy fuerte. 7.9228. Muy fuerte. 7.4375 10.2288 6.1564 8.825 4.8506. Muy Fuerte Muy Fuerte Muy Fuerte Muy Fuerte Fuerte. 10.962 11.401 10.995 11.061 10.454. Muy fuerte Muy fuerte Muy fuerte Muy fuerte Muy fuerte. 7.5082 9.0351 7.8259 8 7.7276. Muy fuerte Muy fuerte Muy fuerte Muy fuerte Muy fuerte. 43.

(53) Los datos agrupados de los tres índices de geoacumulación fueron graficados a partir de un diagrama triangular, cuyas ubicaciones de las diferentes muestras, presentan un agrupamiento de tres zonas diferentes en dicho diagrama (Diagrama 1), siendo éstas:. Zona A: Presentando valores del Igeo de As menores o iguales a cero, lo cual nos indica que dichas muestras no se encuentran en una clasificación de contaminación esto debido probablemente que provenga de un mineral secundario que se encuentra en muy baja proporción (arsenopirita) y que no se libere en condiciones ambientales, mientras que para el Igeo del Pb en dichas muestras van de no contaminadas a moderadamente contaminadas, donde probablemente el Pb es un elemento que se puede liberar más fácilmente que el As, considerando que existen mayor cantidad de minerales de Pb como primarios (galena) y secundarios (Anglesita y Cerucita) en el yacimiento dichos elementos se encuentran en un mismo tipo de roca pero con diferentes concentraciones. Para el Igeo de Hg esta zona presenta una clasificación de extremadamente contaminado, esto nos indica que el origen es producto de un beneficio metalúrgico de carácter antiguo (rudimentario) donde el sistema de drenaje se ve afectado seriamente en las partes más altas donde se llevaba a cabo dicho proceso. Zona B: Presentan un Igeo As que presentan una moderada contaminación, con respecto al Igeo del Pb se tiene una moderada a fuerte contaminación, lo cual nos indica que para ambos elementos existe un aumento en cuanto a la concentración y que estos elementos provienen de la lixiviación de la zona de jales. Mientras que para el Igeo de Hg éste sigue presentando una fuerte contaminación esto nos puede indicar que los suelos se encuentran influenciados por el sistema de drenaje, cuyos Igeo de Hg son extremadamente contaminantes. Zona C: Estos presentan tanto para los Igeo de As y Pb clasificaciones muy parecidas con una fuerte a muy fuerte contaminación, esto es de esperarse ya que corresponden a la zona donde se encuentran los jales y donde se esta produciendo un drenaje ácido (pH de 2.3) .Con respecto al Igeo de Hg mucho menor que la Zona A y B, pero teniendo una contaminación fuerte , presentando una influencia directa. 44.

(54) del material traído de la zona donde originalmente se llevaba a cabo la extracción metalúrgica rudimentaria.. Hg Igeo .1. .9. .2. .8. Zona A. .3. .7. Zona B. .6. .4 .5. .5. .6. .4. Zona C. .7. .3. .8. .2. .9 Pb Igeo. .1. .9 As Igeo. .8. .7. .6. .5. .4. .3. .2. .1. Diagrama 1.- Diagrama Triangular que representa los Igeo de As, Pb y Hg, para las diferentes muestras analizadas (Zona A: muestras de los canales de drenaje, Zona B: suelos agrícolas y cauce del río Sonora, Zona C: jales y costras de jales).. 45.

(55) XVI.- CONCLUSIONES Existe una contaminación de metales como As, Pb y Hg, ya que exceden los límites permisibles por SEMARNAT. Además los Índices de Geoacumulación para estos elementos se clasifican entre contaminación moderada a muy fuerte. Los mecanismos de transporte principalmente son hídricos, ya que los procesos de erosión son muy altos. Se produce un drenaje ácido. Los tipos de contaminación son producidas por la actividad minera. Las áreas afectadas son el sistema hídrico principal de la microcuenca el Lavadero, así como las áreas agrícolas aledañas. Se puede decir que el impacto ambiental que estos jales representa en el área es alto, ya que como se pudo constatar con material visual, así como datos de área, pendientes, color, olor y vegetación de los jales; se considera que éstos no son acordes a las características físicas que presenta el lugar.. 46.

(56) XVII.- RECOMENDACIONES Se propone que estos residuos mineros sean remediados por la técnica mas viable económicamente y medioambiental, empleando tecnologías limpias (biotecnología) ya que permite remediar y estabilizar el área afectada, controlar la erosión, inmovilizar metales y recuperación del paisaje. Una alternativa de remediación seria por medio de la fitoestabilización ya que ayudaría en el control de la dispersión de los metales tóxicos y la erosión del Jal. Otra alternativa seria remover los residuos mineros a un sitio que tenga características adecuadas para poder controlar la dispersión del jal y la movilidad de los metales pesados. También se propone que se realice un estudio mas detallado para conocer el grado de contaminación del manto acuífero y establecer un radio de contaminación provocada por el Jal San Felipe de Jesús.. 47.

(57) XVIII.- BIBLIOGRÁFIA. Adriano, D.C., Wenzel, W.W., Vangronsveld, J., Bolan, N.S. 2004. Role of Assisted Natural Remediation. Environmental Cleanup. Geoderma 122: 121-142. Akerblom, S. 2006. Anthropogenic Heavy Metals in Organic Forest Soils. Swedish University of Agricultural Services, Uppsala. ISSN 1652-6880. 42 páginas. Athar, M. y Vohora, S. B. 1995. Heavy Metals and Environment. New Age International ISSN 81-224-0769-2. 195 páginas. Atlas. Estatal. de. Riesgos. para. el. Estado. de. Sonora.. http://www.ars.gob.mx. Baker,. S.,. Herrchen,M.,. Hund-Rinke,K.,. Klein,W.,. Kördel,W.,. Peijnenburg,W., Rensing,C. 2003. Underlying Issues Including Approaches and Information Needs in Risk Assessment. Ecotoxicology and Environmental Safety 56: 6-19. Barceló, J., y Poschenrieder,Ch., 1992. Respuestas de las Plantas a la Contaminación por Metales Pesados. Suelo y Planta 2: 345-361. Comisión Nacional del Agua, 2010. Área de Meteorología. Consejo de Recursos Minerales, 1992. Monografía Geológica- Minera del Estado de Sonora. Fournier, F. 1960. Climat et érosion. Ed. Presses Universitaires de France. París.. 48.

(58) Groot, A.C., Peijnenburg, W. J. G. M., Hoop, M. A. G. T., Ritseman, R., Van Veen, R. P. M. 1998. Heavy Metals in Dutch Field Soils: an Experimental and Theoretical Study on Equilibrium Partitioning. p. 46. RIVM, Bilthoven, Holanda. Hansen, A. H., Z. A. Leon e I.L. Bravo, 1995. Fuentes de Contaminación y Enriquecimiento de Metales en Sedimento de la Cuenca Lerma Chapala, Ingeniería Hidráulica en México, 3:55-59. Hernández, E., Mondragón-Romero, E., Cristobal-Acevedo, D., RubiñosPanta, JE., Robledo-Santoyo, E., 2009. Vegetación, Residuos de Mina y Elementos Potencialmente Tóxicos de un Jal de Pachuca, Hidalgo, México. Revista Chapingo Serie Ciencias Forestales y del Ambiente 15(2): 109-114. Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática, 2006. Carta Topográfica, 1:50,000, clave Aconchi H12- D13. Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática, 2006. Carta Topográfica, 1:50,000, clave Opodepe H12- D12. Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática, 1983. Carta Edafológica, 1:250,000, clave Hermosillo H12-8. Jiménez, C., Huante, O.,. Rincón, E., 2006. Restauración de Minas. Superficiales en México. Instituto de Ecología UNAM, SEMARNAT, Subsecretaría de Gestión para la Protección Ambiental, Direccion General de Impacto y Riesgo Ambiental, México, D.F. 83 p. Juárez, H., 2006. Contaminación del Río Rímac por Metales Pesados y Efecto en la Agricultura en el Cono Este de Lima Metropolitana. Reporte final de investigación para Agropolis, Maestría en Ciencias Ambientales, Universidad Agraria La Molina, Lima, Perú. 88 páginas.. 49.