revista typo ok - gobierno | gob.mx 2009_.pdf · de los recorridos de campo se estableció que la...
TRANSCRIPT
•
•
•
Normas EDITORIALESPARA LA RECEPCIÓN DE TRABAJOS
La Revista geoCiencia SGM es una publicación cuatrimestral del Servicio Geológico Mexicano, que tiene por objetivodifundir trabajos científicos y de aplicación originales afines a las Ciencias de la Tierra.
Estos trabajos serán revisados por tres árbitros de reconocido prestigio, especialistas en la materia.
La finalidad de la Revista geoCiencia SGM, es contribuir a la confrontación y difusión de conocimientos en las áreas queconsidera de su interés particular.
La Revista geoCiencia SGM, permite la reproducción parcial de los artículos siempre que se reconozca la fuente y losautores. El contenido de los artículos es de exclusiva responsabilidad de los autores.
La revista se regirá por las siguientes pautas generales:
Considerará para su publicación trabajos científicos originales, avances de investigación geológica y ambiental,cuya finalidad sea contribuir al avance del conocimiento en el área de las Ciencias de la Tierra, y se reserva elderecho de hacer las modificaciones de forma que el Comité Editorial considere necesarias.
Los autores deberán enviar el artículo acompañado de una copia impresa dirigida al Comité Editorial a través [email protected]@[email protected]@[email protected] o a Boulevard Felipe Ángeles Km 93.50-4 Col. Venta Prieta, Pachuca, Hgo. C.P. 42080(Departamento Editorial de la Gerencia de Mercadotecnia).
Se debe anexar una breve reseña curricular incluyendo nombres y apellidos, grados académicos, direccióninstitucional, apartado postal, correo electrónico, teléfono(s), cargo e institución donde trabaja.
Los trabajos serán evaluados de acuerdo a los siguientes criterios: claridad y coherencia, adecuada organizacióninterna, aportes al conocimiento del objeto, adecuada elaboración del resumen y pertinencia del título.
ENTREGA DE TEXTOS E IMÁGENESLa recepción de artículos es continua durante todo el año y no existen convocatorias ni fechas para artículos engeneral.
El envío de la información deberá hacerse de la siguiente manera:
Archivo electrónico del texto del artículo y resumen, en formato de texto o Microsoft Word, en disco compacto.
Archivo electrónico de las ilustraciones en formato .tiff o .jpg, a una resolución no menor a 300 DPI´s. (Los casosespeciales, serán discutidos con el autor).
Fotografías debidamente referenciadas y en formato .tiff o .jpg a una resolución no menor a 300 DPI´s.
Normas editoriales:Presentación en documento WORDTamaño Carta20 a 30 páginas incluyendo título, bibliografía y anexosCuerpo de texto con tamaño de letra de 11 puntos (Arial)Títulos 14 puntos (Arial negrita)Subtítulos 12 puntos (Arial negrita)
••••••
2
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
1.-
2.-
3.-
7.-
5.-
6.-
7.-
Los dictámenes de la revisión serán enviados al autor responsable y, en caso de ser necesario, las observaciones pararealizar las correcciones y/o adecuaciones pertinentes.
ESTRUCTURA BÁSICATítulo: Debe ser sugerente y recoger la esencia del trabajoAutores: Indicar los nombres y apellidoscompletos sin colocar títulos profesionales.Direcciones de los autores: indicar direccióninstitucional y/o correo electrónico.Resumen en español y en inglés de entre 200 y 350 palabras.Notas al final del texto, ubicadas antesde la presentación de las referencias bibliográficas.
TIPOS DE ARTÍCULOArtículos originales de investigación y desarrollo
Presentación de un conocimiento original o el desarrollo de un dispositivo innovador, enmarcado dentro de unanálisis crítico de la bibliografía actual, las técnicas existentes y la problemática en particular. Esta presentaciónincluye los métodos experimentales o de evaluación y los resultados obtenidos.
Artículos de divulgación o informaciónPresentación de un tema bien delimitado y de interés general, con una exposición clara y bien ilustrada y unadiscusión de los problemas y perspectivas apoyados firmemente en la bibliografía existente.
TABLASCada tabla debe incluir su referencia numerada en el orden de aparición en el texto y un título descriptivo.
Es importante formar la tabla con un tabulador de procesador de palabras o con una hoja de cálculo, y no sólo conespacios en el texto. Es recomendable no generar tablas con demasiados datos, que pueden ser confusas y difícilesde leer; en estos casos es preferible usar tablas múltiples. Las tablas pueden ser incluidas al final del archivo de textogenerado por el procesador de palabras.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICASLas referencias bibliográficas deben aparecer, en orden alfabético, en una sección independiente al final del artículo.Sólo se pueden incluir referencias bibliográficas citadas directamente en el texto.
PAUTAS O ESPECIFICACIONES PARA LA ELABORACIÓN DE REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Los datos de la referencia se tomarán del documento fuente. Se extraerán principalmente de la portada y de otraspartes de la obra, en caso necesario.
REVISTAS PERIÓDICASApellido y nombres del autor (es), año de edición, título de la publicación: editorial, título de la revista, volumen(número) de la revista, número de la primera y última página del artículo. Ejemplo:
Nieto-Samaniego, A.F., Alaniz-Alvarez, S.A., Camprubi-Cano, A., 2005, La Mesa Central de México: estratigrafía,estructura y evolución tectónica cenozoica: Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana, Volumen conmemorativodel centenario, 57(3), 285-318.
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
3••
•
••
4
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
CONGRESOSApellido y nombres del autor (es), año de edición, título del trabajo (resumen), en nombre del congreso, lugar del congreso:lugar de publicación, editor, número de la primera y última página.
TESIS, REPORTES, INFORMES TÉCNICOS (NO PUBLICADOS)
Apellido y nombres del autor (es), año de edición, título de la publicación: lugar, institución (organismo gubernamental,empresa, universidad, etc.), tipo de trabajo, número total de páginas.
Rivera-Carranza, E., De la Teja, M.A., Motolinia-García, O., Miranda-Huerta, A., León-Ayala, V.M., Lemus-Bustos, O.,Moctezuma, M.D., 1998, Carta geológico-minera y geoquímica Cuernavaca E14-5, escala 1:250,000: Pachuca, Hidalgo,México, Consejo de Recursos Minerales, informe, 152 p.
Ramírez, J., 2001, Tectono-magmatic evolution of the Paleozoic Acatlan Complex in southern México, and its correlationswith the Appalachian System: Arizona, U.S.A., The University of Arizona, tesis doctoral, 170 p.
Los nombres de los autores se abrevian a sus iniciales.
Cuando existen varios autores se separarán por punto y coma y un espacio. Al citar dentro del texto un trabajorealizado por mas de dos autores, se hará constar el primero seguido de la abreviatura et al. y el año de publicación.
En el caso de obras anónimas, el primer elemento de referencia será el título
Se pueden añadir elementos que no aparezcan en el documento fuente, con el fin de completar la información. Estoselementos deberán ir encerrados entre corchetes [ ] o entre paréntesis ( ), normalmente a continuación del elementomodificado.
•
•
En atención a una demanda interpuesta por la comunidad de Capulálpam, Oaxaca (México),en contra de la Cía. Minera Natividad y a solicitud de la Dirección General de Continuum
Resources de México S.A. de C.V., se realizó un estudio hidrogeológico en el área, paradeterminar si la explotación de la mina puede afectar a la fuente de abastecimiento de aguade la localidad, consistente en la captación de un arroyo (conocido como La Y),presumiblemente alimentado por manantiales. El estudio incluyó el reconocimiento geológico,muestreo y análisis detallado de diversas fuentes de agua superficial y al interior de la mina.
De los recorridos de campo se estableció que la captación de La Y no recibe aportes de aguade manantiales sino de escurrimientos superficiales y la condensación de neblina. Afloran enla zona rocas metasedimentarias del Paleozoico y Mesozoico, de baja permeabilidad (queconforman un acuifugo y un acuitardo), así como pequeños cuerpos intrusivos, cubiertosdiscordantemente por andesitas y dacitas del Terciario, que llegan a constituir pequeñosacuíferos colgados.
El análisis de la geología, los resultados hidrogeoquímicos e isotópicos y las observacionesde campo, permitieron concluir que no existe conexión entre las infiltraciones al interiorde la mina y el agua captada en La Y. Se emitieron recomendaciones para llevar un monitoreoperiódico y preciso del volumen captado en La Y, el volumen de lluvia, el volumen deinfiltración y química del agua al interior de la mina, para garantizar la integridad de lafuente de agua de Capulálpam.
PPPPPalabras clave:alabras clave:alabras clave:alabras clave:alabras clave: acuífero, acuifugo, acuitardo, unidad hidrogeológica, microcuenca, isótopos
ambientales, acuífero colgado, línea del agua meteórica, hidrogeoquímica, precipitación oculta.
Resumen
Estudiohidrogeológico
en la mina Natividad, OaxacaPedro Martínez Murillo1, Guadalupe Ibarra Olivares1 y Ricardo Zárate Barradas
1 Servicio Geológico Mexicano / Blvd. Felipe Ángeles Km 93.50-4,
Venta Prieta. Pachuca, Hgo. México. C.P. 42080
E-mail: [email protected], [email protected]
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
5
6
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
In response to a legal demand made by the community of Capulalpam, Oaxaca (México),against the Natividad Mining Co., a hydrogeological study was developed to determine
if the mine exploitation could affect the village’s water source known as “The Y”, thatconsists of a small dam that receives water from a stream, presumably fed by some springs.The study included geological reconnaissance, detailed sampling and analysis of water atdifferent superficial sources and inside the mine.
From the work field, it was established that “The Y” dam does not receive water from anyspring, but from superficial streams and from fog condensation. The local geology consistsmainly of low permeability, paleozoic and mesozoic metasedimentary rocks, together withintrusive bodies. These rocks are covered by tertiary andesites and dacites, that get toconstitute small aquifers.
The analysis of the local geology, isotopic and hidrogeochemical results, plus the fieldobservations, lead to conclude that there is no connection between water infiltrations insidethe mine and the reservoir of “The Y”, and that there is no risk of affectation by mineexploitation. Nevertheless several recommendations were made in order to have a constantmonitoring of the volume and chemistry of infiltrations and volume of flow of “The Y”source, to guarantee the integrity of the water supply of Calpulalpam.
Key Words: aquifer, aquitard, aquifuge, hydrogeologic unit, microbasin, ennvironmentalisotopes, perched aquifer, meteoric water line, hydrogeochemistry, hidden rainfall.
Abstract
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
7
Localización
El área de estudio se localiza a 75 km en línea recta al noreste dela ciudad de Oaxaca; se ubica dentro de los municipios de la minaNatividad, San Miguel Yotao, Santiago Xiacuí, Capulálpam deMéndez y San Pedro Nolasco, en el estado de Oaxaca, México(Figura 1).
Antecedentes
El presente estudio se originó a partir de un requerimiento hechopor PROFEPA (Procuraduría Federal de Protección al Ambiente)a la compañía que operaba la mina Natividad a comienzos delaño 2007, como respuesta a la demanda legal interpuesta por lacomunidad de Capulálpam de Méndez, ante la preocupación deque su principal fuente de abastecimiento de agua resultaraafectada por el desarrollo de galerías al interior de la mina. Estafuente consiste de una pequeña represa sobre el cauce de unarroyo perenne, a manera de captación, para canalizar cerca de80 l/s hacia la población de Capulálpam. El sitio se conoce comoLa Y, por encontrarse muy cerca de la confluencia de dos arroyos.
El requerimiento exigió la realización de un estudiohidrogeológico de la región en la que se encuentra ubicada laMina Natividad, para analizar las condiciones geohidrológicasde la zona y su asociación con los diferentes manantiales, tantodesaparecidos como existentes, con énfasis al estudio delmanantial conocido como La Y, pr incipal fuente deabastecimiento de la comunidad de Capulálpam.
Metodología
El estudio comprendió actividades de campo,gabinete y laboratorio, divididas en tresetapas. En la primera, se recopiló y analizó lamayor cantidad posible de informacióngeológica e hidrogeológica existente sobreel área de estudio, así como informacióngeneral, geográfica y meteorológica, tantoa nivel local como regional.
En la segunda etapa se realizó el reco-nocimiento de campo, y la caracterizaciónhidrogeológica de las diferentes unidadeslitológicas expuestas en el área. Sedescribieron las características físicas yestructurales de las rocas, así como sugrado y tipo de fracturamiento, altera-ciones y discontinuidades en general. Seestableció cualitativamente la suscep-tibilidad de cada una de las unidades deroca para transmitir y almacenar agua, yse definió un modelo de funcionamientoacuífero para el área.
Se tomaron 22 muestras de aprove-chamientos de agua superficial (arroyos ycaptación de La Y), manantiales, así comoen el interior de la mina, realizando lamedición in situ de parámetros físico-químicos, con un medidor multipará-metros, que registra: pH, temperatura,conductividad eléctrica, sólidos totalesdisueltos, Eh y oxígeno disuelto. Conformeal protocolo del laboratorio del SGM, en ellugar de muestreo se determinaron portitulación, carbonatos y bicarbonatos.
FIGURA 1.Localización del áreade estudio y estacionesclimatológicas
8
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
Las 22 muestras fueron enviadas al Centro Experimental delServicio Geológico Mexicano, ubicado en la ciudad de Chihuahua,Chih., para determinar iones mayores: Ca, Mg, Na, K, SO
4 y Cl,
así como sílice, Fe (B), bario (Ba) y litio (Li). En el LaboratorioUniversitario de Geoquímica Isotópica del Instituto de Geologíade la UNAM, se determinó el contenido de los isótoposambientales O18 y deuterio de 19 muestras.
La tercera etapa en gabinete, consistió en analizar, procesar einterpretar la información y resultados obtenidos, generando lasconclusiones y recomendaciones del presente estudio, así comola integración del informe final.
Hidrología superficial
En el sitio conocido como La Y, existe una pequeña presaderivadora de concreto y mampostería que capta escurrimientosde arroyos que se originan en la vertiente occidental de laelevación conocida como Cerro Pelado, situado a unos 5 km aleste-noreste de Capulálpam. La obra de toma incluye un cárcamocon descarga de fondo, conectado directamente al acueductoque abastece a la comunidad mencionada.
El área de trabajo se ubica dentro de la Cuenca del Río Papaloapan.Las elevaciones más pronunciadas en el área corresponden alparteaguas que conforma la microcuenca que alimenta lacaptación y arroyo de La Y, tributario del Río Natividad que, a suvez, lo es del Río Santa Ana. Este último es denominado RíoGrande aguas abajo; mismo que constituye el principal ejehidrográfico de la región.
Se hizo un recorrido a lo largo del cauce que alimenta la captaciónde La Y para verificar la presencia de manantiales. No seobservaron surgencias de manantiales en el recorrido sino la sumade pequeñas filtraciones superficiales y subálveas a través de lazona de material intemperizado y relajado del sustrato rocoso.
En la Figura 2 se muestra la zona de estudio y la delimitación dela microcuenca que capta los escurrimientos que confluyen alsitio La Y. La superficie de dicha microcuenca se estimó en 7.46km2. Se consultaron los datos climatológicos para las estaciones
más cercanas al sitio de estudio a partir dela base de datos integrada en el ERIC(extractor rápido de información climato-lógica) compilado por IMTA (InstitutoMexicano de Tecnología del Agua) condatos de CONAGUA (Comisión Nacionaldel Agua). La Figura 1 muestra la ubica-ción de las estaciones climatológicasconsultadas. El listado de las estaciones sepresenta en la Tabla I.
Se verificó el historial pluviométrico de lasestaciones cercanas al área, considerandoalturas de precipitación entre los años de1955 hasta 1995. Las gráficas no mostra-ron una tendencia a la disminución en lasprecipitaciones en el periodo mencionado,por lo que la merma y desapariciónreportada de algunos manantiales, nopuede atribuirse a una disminución en elvolumen de lluvia.
El cálculo del volumen de precipitación enla microcuenca de La Y, arrojó un valoraproximado de 9.74 Mm3. Desafortunada-mente se desconoce el caudal anual quedescarga a través del arroyo aguas abajode la obra de toma La Y, pero si se consi-dera un escurrimiento anual promedio de200 l/s el volumen de escurrimiento anualsería de 6.31 Mm3.
De esta manera, se deriva de este sencilloy muy aproximado cálculo, el volumen deprecipitación supera escasamente elvolumen de escurrimiento, sin embargo,hay que considerar que la altura deprecipitación hacia las elevaciones delcerro Pelado, deben ser mayores a lasregistradas en las estaciones climatoló-gicas cercanas, situadas en cotas inferiores.Por otro lado, es frecuente en el área lapresencia de espesa neblina envolviendolas partes altas de la sierra.
La niebla es transportada por vientoshúmedos provenientes principalmente delGolfo de México, que colisionan con elsistema montañoso de la Sierra de Juárez.Asimismo, durante el ascenso a la mon-taña, se observó que la condensación dehumedad en el suelo y la vegetación esconstante en el lugar, lo que permite eldesarrollo de abundantes musgos, líquenes
8
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
TABLA I. Estacionesclimatológicas
cercanas a lazona de estudio
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
9
FIGURA 2. Área de estudio;localización de sitios de muestreo y microcuenca de La Y.
10
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
y helechos arborescentes. Aunque laneblina no produce lluvias en sentidoestricto, existe un importante volumen deprecipitación oculta, originada de lacondensación y formación de rocío. Poresta misma razón, buena parte de laevapotranspiración es captada o retenidaen la misma niebla y devuelta a lasuperficie. Este volumen sin embargo, noes sencillo de cuantificar.
La estimación precisa de estos parámetros,junto con el volumen de evapotranspi-ración, proporcionarán los elementosnecesarios para vigilar adecuadamente elestado del ciclo hidrológico en la Micro-cuenca La Y, y establecer su relación conel estado de la vegetación y la fauna en lamisma. Este conocimiento permitiráoportunamente detectar cambios en elsistema y sus causas probables.
Geología
La zona de estudio se ubica en la porciónsur de la Sierra de Juárez, constituidamayormente por una secuencia volcanose-dimentaria de edad mesozoica, originadaen un ambiente de arco submarino yafectada por metamorfismo de bajo grado.La Sierra de Juárez es de una geologíacompleja, cuyas relaciones no estáncompletamente esclarecidas. En el área deestudio se han reconocido cinco unidadeslitológicas que incluyen rocas paleozoicas,mesozoicas y cenozoicas, mismas que sedescriben a continuación en orden de lamás antigua a la más joven, mientras queen el Plano Geológico de la Figura 3, semuestra su distribución.
ComplejoMetamórfico Sierrade Juárez(Pcp - Ms)Conjunto de rocas ligeramente afectadaspor un metamorfismo regional de bajogrado, que ocupan la porción noreste del
área de estudio. Estas rocas fueron consideradas como parte deuna unidad regional denominada Complejo Cuicateco (OrtegaGonzález, 1991). También fueron consideradas como parte deuna secuencia volcanosedimentaria perteneciente a una cuencaoceánica denominada Cuenca Cuicateca (Carfantan, 1986).
Hacia la base, la unidad contiene un conjunto de rocasmetasedi-mentarias, compuesto por esquistos, filitas ypizarras, que parece corresponder a una secuencia flyschoide.Hacia la parte superior, las rocas más representativas sonesquistos grafitosos (calcoesquistos), esquistos de clorita yesquistos de sericita. La edad de estas rocas no está precisada,aunque se atribuye al Paleozoico.
Formación Jaltepetongo(Knap Ar-Lu)El nombre de la Formación Jaltepetongo fue propuesto provi-sionalmente (González-Alvarado 1970), para designar a unasecuencia de lutitas apizarradas, areniscas calcáreas, calizas ymargas de estratificación laminar que afloran en el Cañón deTomellín, cerca del poblado de San Pedro Jaltepetongo. Estaunidad se distribuye ampliamente en la parte sur del área deestudio, sobre ella se asientan, entre otras, las comunidades deSantiago Xiacui, La Natividad y San Andrés Yatumi.
En el área de estudio, el contacto inferior de la FormaciónJaltepetongo no aflora. Sobreyace, por contacto tectónico, alComplejo Metamórfico Sierra de Juárez, y subyace discordan-temente a las calizas pelágicas de la Formación Yushé.
La Formación Jaltepetongo contiene abundante fauna. Fueradel área de estudio se han colectado numerosos géneros yespecies de variados macro y microfósiles que le confieren unaedad del Neocomiano-Aptiano (Ortega- González, 1991).
Caliza de Plataforma(Ki Cz)En la región se observan espectaculares escarpes formados porgruesos bancos de caliza de plataforma, no afectada pormetamorfismo. En su parte inferior se presentan estratosdelgados de caliza con bandas de pedernal, caliza dolomitizada,así como estratos de lutita y caliza arcillosa. Los bancos calcáreossobreyacen en discordancia a la facies metasedimentaria delComplejo Metamórfico Sierra de Juárez.
Carfantan (1986) asigna a esta unidad edades del Berriasiano yValanginiano sobre la base de fragmentos de rudistas, foraminí-feros y radiolarios. Esta unidad no aflora en la zona de la mina yel manantial La Y.
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
11
Monzonita Natividad(To Mz)Incluye cuerpos intrusivos de pequeñas dimensiones que aparecenen forma de diques en el área del Distrito Minero de La Natividad.Se trata de pórfidos monzoníticos que localmente pueden pasara dioritas cuarcíticas de hornblenda y biotita, encajonados en losmetasedimentos del Complejo Metamórfico Sierra de Juárez oen los sedimentos cretácicos de la Formación Jaltepetongo. Elespesor de los diques va desde dos hasta varias decenas de metros.Su posición estratigráfica post-laramídica y pre-volcánica, permiteasignarle una edad del Oligoceno temprano.
Andesita Xia(Tom A-D)Se agrupa bajo este nombre a las rocas andesítico-dacíticas, querepresentan los testimonios más septentrionales del volcanismoterciario del Sureste de México. La unidad se distribuye en laporción centro y este del área, en los alrededores de Ixtlán deJuárez, Santa Catarina Lachatao, San Miguel Amatlán, San MateoCapulálpam y La Natividad; llega a alcanzar hasta 600 m deespesor, aunque en la zona de Natividad presenta un máximo de200 m. Por correlación, se ubica en el Oligoceno Medio.
La Andesita Xia incluye lavas porfídicas, brechas volcánicas eignimbritas. En ocasiones se intercalan horizontes de toba riolíticay riodacítica, así como pequeños depósitos volcano-fluviales.Estas rocas cubren en discordancia indistintamente a casi todaslas unidades anteriores, incluyendo a la Monzonita Natividad.
FIGURA 3. Mapa geológico del área de NatividadTOMADO DE LA CARTA GEOLÓGICA EIA-D38,SANTA CATARINA IXTEPEJI, ESCALA 1:50,000,CON MODIFICACIONES DE LOS AUTORES.
12
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
Geología estructural
Las formaciones paleozoicas y mesozoicas muestran plegamientoy foliación con orientación preferencial al NW-SE, variandoocasionalmente hasta N-S y E-W. Estas unidades se yuxtaponenpor cizallamientos y cabalgaduras con dirección NW-SE, ymarcada vergencia hacia el NE y echados que pueden alcanzarmás de 30°. A esas estructuras se sobrepone fallamiento normal,de tipo distensivo, que afecta a toda la columna estratigráfica,representado por numerosas fallas de diferentes magnitudes, asícomo por fallas con desplazamiento lateral. Estas fallas llegan aalojar mineralizaciones de importancia económica. Su orientaciónpreferencial es NE-SW, aunque existen también estructurasorientadas NW-SE y E-W.
Los cursos de agua están controlados por este fallamiento. Eldesplazamiento vertical o salto de falla normalmente esproporcional a la magnitud de las estructuras, desde unos cuantosmetros, hasta decenas y centenas de metros. Lo mismo puededecirse de las estructuras con desplazamiento horizontal; dentrode estas últimas existen tanto fallas de desplazamiento lateralizquierdo, como derecho.
Las trazas de fallas principales observadas al interior de la minaNatividad muestran relleno de salvanda de entre 30 y 90 cmde espesor. No se observaron filtraciones en estos sitios, por loque presumiblemente los planos de falla fungen más comobarreras hidrológicas que como conductoras del agua. Elfracturamiento de los esquistos y pizarras es moderado a intensoaunque bastante cerrado, lo que no contribuye significativa-mente a incrementar la permeabilidad de estas rocas. En laandesita, el fracturamiento es moderado a bajo, aunque amenudo con aperturas considerables.
Hidrogeología
Unidades Hidrogeológicas y Modelo
Conceptual de Funcionamiento
HidrogeológicoEn este capítulo se definieron cuatro unidades hidrogeológicascon base a sus características de permeabilidad y de su capacidadde conformar acuíferos, barreras impermeables, zonas decaptación. También establece el modelo conceptual defuncionamiento hidrogeológico de acuerdo a las observacionesde campo, procesamiento de la información e interpretación delos resultados de laboratorio.
UNIDAD I. Está constituida por rocas metamórficas (esquistos filitasy pizarras), correspondientes al Complejo Metamórfico Sierra deJuárez, de muy baja a nula permeabilidad cualitativa. Esta unidad se
encuentra ampliamente distribuida en la zonay sobre ella ha labrado su cauce el Arroyo LaY. Por su baja permeabilidad se le consideraun acuifugo.
UNIDAD II. Aflora hacia la parte sur del área.Está conformada por areniscas, lutitas ycalizas arcillosas. de la Formación Jaltepetongo,a la que se asignó permeabilidad baja. Estaunidad alberga la mineralización y las obrasde la Mina La Natividad; incluye también alos intrusivos monzoníticos que afloran cercade la mina. La unidad está catalogada comoun acuitardo.
UNIDAD III. Incluye rocas volcánicas depermeabilidad media (Adesita Xia); seencuentra distribuida en la porción centro yponiente del área y alberga a la mayoría de losmanantiales actuales y extintos. Según versiónde los pobladores de Calpulálpam, la mayoríade los manantiales sufrieron disminuciones ensu caudal a partir de las décadas de 1960 y1980 aproximadamente, y que algunos sesecaron completamente. La tabla 4.1 es unalista de manantiales con sus coordenadasUTM, condición actual y muestreo.
Unidad IV. Está formada por caliza deplataforma. Que por su grado del fractura-miento, karsticidad, se le designó unapermeabilidad alta a media. Se distribuye enla porción oriente y poniente de la zona. Porsu posición estratigráfica y topográficarepresenta las posibles zonas de recarga. Ladistribución de las unidades hidrogeológicasse ilustran en la Figura 4.
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
13
FIGURA 4. Modelo defuncionamiento acuífero
TABLA II. Parámetrosfisicoquímicos y datosgenerales de lasmuestras colectadas
14
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
Modelo
Conceptual de
Funcionamiento
Hidrogeológico
La Figura 4 muestra un perfil esquemáticoque resume el presente modelo. La unidadIII representa un acuífero de tipo colgado,de escaso potencial, alojado en rocasvolcánicas andesíticas fracturadas. Launidad descansa sobre la lutita y pizarrade la Formación Jaltepetongo, de bajapermeabilidad (unidad II), lo cual ha dadoorigen a los manantiales en la zona. En estaúltima unidad, (acuitardo), donde seencuentra la mineralización, las obras enel interior de la mina (socavones, túneles,tiros) actúan como galerías filtrantes, yvan acumulando pequeñas cualidades delagua subterránea, hasta los niveles másprofundos de los túneles.
El agua subterránea se bombea duranteaproximadamente 4 horas, cada día, horascon un caudal de aproximadamente cincolitros por segundo. Es importante señalarque dicho caudal representa las captacionesde varios miles de metros de galerías.
Finalmente y formando el basamentohidrogeológico, se tiene la unidad I, depermeabilidad muy baja, que correspondea un acuifugo. Sobre esta unidad se ubicael arroyo La Y, su espesor es desconocidosin embargo se infiere que es de varioscentenares de metros. En toda la micro-cuenca que constituye el área de captaciónde La Y, no se observaron manantiales, sino,sólo escurrimientos superficiales que seoriginan en la parte alta de la sierra y quereúnen las infiltraciones provenientes de lasprecipitaciones y la condensación de neblina.
Hidrogeoquímica
Parámetros FisicoquímicosEn las figuras 2 y 9, se muestra la ubicación de las muestrascolectadas, tanto en planta como al interior de la mina; los datosgenerales de las muestras y los parámetros fisicoquímicos medidosse presentan en la tabla II. Las gráficas de las figuras 5 a 8,muestran en forma comparativa los valores obtenidos de STD,pH, OD y temperatura, para las diferentes muestras colectadas.
Sólidos Totales Disueltos (STD)Las muestras colectadas en el interior de la mina Natividad,indicadas en rojo en las gráficas presentaron contenidos de STDmuy por encima del resto de las muestras, incluidas las muestrasde arroyo, manantiales y río. Estas muestras presentan valoresde STD de entre 1,000 y 3,500 mg/l; las concentracionesresultaron mayores hacia los niveles más profundos de la mina.
Los mayores contenidos de STD, en este caso, son indicativos deun alto nivel de interacción entre el agua y la roca, producido através de varios años de permanencia y lenta infiltración a travésdel macizo rocoso. Como referencia, las aguas dulces de la mayoríade los arroyos, ríos y lagos, raramente exceden un contenido de500 mg/l de STD.
Cabe mencionar el caso de la muestra 15, que es contrastante-mente diferente al resto de las muestras colectadas en el interiorde la mina, pues presenta un contenido de STD muy bajo, similaral de los escurrimientos superficiales. Esta muestra se obtuvo deinfiltraciones provenientes de un túnel obstruido, mismo que enel pasado conducía a la superficie muy cerca de la entrada actualde la mina. Este antiguo socavón abandonado sirve, seguramente,de canalización para algunas filtraciones o escurrimientossuperficiales o subálveos.
Potencial de Hidrógeno (pH)Los valores de pH resultaron cercanamente neutros a ligeramenteácidos, tanto en muestras de arroyo como en manantiales. Lasmuestras del Río Natividad y los drenajes de la mina hacia el ríoregistraron valores de pH ligeramente básicos, de entre 7.5 y8.2. En estos casos, el agua de los torrentes, involucra mayorcontenido y tipo de sales disueltas que los pequeños arroyos dela alta montaña, pues reúne escurrimientos provenientes de unalitología más variada, en la que se incluye caliza. Además, se lesunen las descargas residuales de algunas localidades a lo largodel curso del Río Natividad. En las muestras del río se detectaronbajos contenidos de carbonatos, lo que explica que el pH sealigeramente mayor a 8.
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
15
Las muestras de interior de mina resultaron,en general, con mayor acidez que lasmuestras de superficie; con excepción delas muestras 13 y 14, obtenidas en el Nivel6 del Tiro Natividad y de un crucerocercano al mismo. Caso especial es laMuestra 16, a la que se le midió pH pocousual de 2.7, valor muy ácido para elcomún de las aguas subterráneas, aunqueno es raro en drenajes de mina. En estecaso, el resultado se atribuye a la oxidacióny lixiviación de minerales sulfurosos, amenudo pirita, cuando éstos sonexpuestos al oxígeno del aire y el agua.
La baja acidez observada en la zona del TiroNatividad (muestras 13 y 14) contrastacon la observada en la muestra 16. Aunquela acidez en el agua de la mina o decualquier unidad de roca afectada pormineralización de sulfuros, se atribuye ala oxidación de estos minerales, es evi-dente que el proceso hoy en día no severifica con la misma intensidad en todala mina. Con excepción de la muestra 16,donde en las cercanías del sitio de mues-treo, eran claras las evidencias de oxi-dación activa por la presencia de depósitosrojizos sobre la roca.
Oxígeno Disuelto (OD)En general, dichos contenidos son altos,aunque las muestras del interior de la mina(en rojo - anaranjado) se destacan pormostrar valores más bajos que las muestrasde supericie. Al igual que en el caso delcontenido de STD, la muestra 15 presentacomportamiento diferente al resto de lasmuestras de la mina; con un contenido deOD más parecido al de manantiales y ríos.Este hecho refuerza la idea de que el agua dela muestra 15 corresponde a infiltracionesdesde superficie.
La muestra 18, tomada sobre el ríoNatividad a la altura de San PedroNolasco, mostró el mayor contenido deOD, lo que se atribuye a una mayordisolución del oxígeno atmosféricofavorecida por el flujo turbulento del río.En el extremo opuesto están las muestras10 y 11, del fondo del Tiro Vulcano,
FIGURA 5. Comparaciónde valores de STD delas muestrascolectadas
FIGURA 6. Comparaciónde valores de pH de lasmuestras colectadas
FIGURA 7. Comparaciónde valores de OD de lasmuestras colectadas
16
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
cuyos bajos valores de OD coinciden conlos mayores contenidos de STD, lo quesugiere que el agua ha tenido mayortiempo de interacción con el mediorocoso.
Temperatura
Las temperaturas medidas en las muestrascolectadas son acordes con los ambientespor los que han circulado. Las muestras desuperficie están ligadas a la temperaturadel ambiente local. De este modo lasmuestras tomadas de arroyos presentantemperaturas frías, directamente relacio-nadas con la altitud a la que fueroncolectadas. Este hecho confirma el origenmeteórico reciente de estas aguas.
Las muestras de interior de mina no mostraron temperaturas muyaltas (entre 17° y 27°C), aunque son notoriamente superiores alas del agua superficial y los manantiales. Estas temperaturasmoderadas reflejan el gradiente geotérmico en la zona, si seconsidera que en el caso de las muestras de la mina, la temperaturaes mayor conforme éstas se ubican más hacia el interior delmacizo rocoso.
De manera muy general, es sabido que la temperatura en elsubsuelo en el planeta, aumenta en promedio 1°C por cada 30 mde profundidad, aproximadamente (de 10° a 60°C e, incluso,hasta 200°C en algunas zonas). Las muestras 10 a 12 registraronlas mayores temperaturas y se localizan a una profundidad deaproximadamente 500 m por debajo de la superficie del terreno,lo que permite estimar, de manera aproximada, un gradientegeotérmico local de 1°C por cada 38 m de profundidad.
Familias de agua
La Figura 10 muestra un diagrama dePalmer-Piper en el que se han graficadolas muestras colectadas y analizadas,según su contenido de iones mayores.En el diagrama se observa que se distri-buyen dos tipos principales de agua, conalgunos subtipos. El primero de estos esel sulfatado-magnésico-cálcico, repre-sentado por las muestras del interior dela mina y señaladas en el diagrama porcuadrados de color rojo.
La mayoría de las muestras de arroyos, ríoy algunos manantiales conforman unasegunda familia, de tipo bicarbonatadamixta, pues presenta una mezcla de los trescationes principales (Ca, Mg y Na+K).Cabe señalar la mínima presencia decloruros. Un tercer tipo de agua estárepresentado por la subfamilia sulfatada-bicarbonatada, cálcico-magnésica y mixta,producto de una mezcla entre los dos tiposde agua mencionados inicialmente.
La mayoría de las muestras de arroyo y ríoson de tipo bicarbonatado, con muy bajocontenido de STD, oxígeno disuelto alto ybaja temperatura, lo que es indicativo deque se trata de agua de reciente infiltración.Por estas razones se descarta, también, quese trate de agua que haya circulado porlargos periodos en el subsuelo y lo másprobable es que el agua de estos aprove-chamientos esté relacionada con lasprecipitaciones recientes.
FIGURA 8.Comparación de valores
de temperatura de lasmuestras colectadas
Figura 9.Sitios muestreados
al interior de lamina Natividad
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
17
La alteración natural de sulfuros es responsable del exceso desulfatos en las muestras del interior de mina, aunque tambiénse reconoció algún contenido de sulfatos en cuatro manantialesy en el Río Natividad, aguas abajo de la mina.
Isótopos estables
deuterio y oxígeno 18
Debido a su diferente peso, dentro del ciclo hidrológico (pordiferencias de temperatura, latitud, elevación, distancia al mary otras) ocurren fraccionamientos de los isótopos pesados yligeros que forman parte de las moléculas de agua. Lo mismoocurre cuando el agua es afectada por procesos hidrotermales,metamorfismo, evaporación, condensación, etc. Las propor-ciones de oxígeno 18 y deuterio en el agua pueden arrojarinformación sobre la historia de la misma, origen y procesosque la han afectado.
Para este propósito, se compara la composición de unadeterminada muestra de agua con un valor estándar. En este caso,el estándar mundialmente aceptado es el VSMOW (VienaStandard Mean Ocean Water), definido por la IAEA (InternationalAtomic Energy Agency). Este estándar representa el contenidoisotópico promedio del agua de mar. El agua de mar es el inicio yfinal del ciclo hidrológico; prácticamente toda el agua meteóricase ha originado a partir de la evaporación en los océanos.
Para cuantificar los contenidos de 18O y deuterio en el agua, seha definido el parámetro “ddddd”, para cada uno de los isótopos; δD yδ18O que se expresa como:
Para oxígeno 18 (δ18O)
δ18O=[(Rmuestra/Restándar)-1]1000
Donde: R = 18O/16O que es la proporción entre el isótopopesado y el oxígeno 16 “normal”. En el agua de mar:[18O/16O] = (2005.2±0.45) X 10-6.Para deuterio (DDDDD)
δD=[(Rmuestra/Restándar)-1]1000
Donde: R = D/H que es la proporción entre deuterio ehidrógeno “normal”. En el agua de mar:
[D/H] = (155.76±0.05) X 10-6
Las relaciones anteriores expresan el exceso o defecto en elcontenido de 18O y D, respectivamente, de la muestra analizada conrespecto al agua de mar, en partes por millar. De aquí se desprendeque los valores de δD y δ18O del VSMOW son iguales a cero.
δDVSMOW=[(Restándar/Restándar)-1]1000= 0 ; δ 1 8 O V S M O W = [ ( R e s t á n d a r /Restándar)-1]1000 = 0
De esta manera, en el análisis de muestras,valores negativos de δD y δ18O indicaránempobrecimientos en estos isótopos conrespecto al agua de mar. Valores positivosseñalarán enriquecimientos con respectoal mismo estándar.
Desde la década de los 60 se observó quediferentes muestras de agua de lluvia,tomadas en diferentes estaciones y endiferentes partes del mundo, mantienenuna misma proporción entre ambosisótopos, aunque los contenidos absolutosde éstos puedan diferir bastante (Craig,1961). Es decir, que el fraccionamientode estos isótopos por procesos meteoroló-gicos sigue un comportamiento lineal yque, con suficientes datos de agua delluvia, puede definirse en un diagrama δDvs δ18O, una línea que represente elcomportamiento o composición del aguameteórica en una determinada región.
FIGURA 10. Diagramade Palmer-Piper paralas muestrascolectadas
18
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
La Figura 11 muestra una gráfica δD vsδ18O con las líneas meteóricas definidapara el promedio mundial (Craig, 1961)y para el centro de México (Cortés, et al,1997). Se indica también una aproxima-ción a una línea meteórica para el área deestudio, considerando que el agua de losarroyos muestreados en la parte alta de lamontaña se acerca mucho a la composicióndel agua de precipitación.
Las muestras ubicadas en la gráficaanterior se han señalado con diferentessímbolos según el tipo de fuente oaprovechamiento muestreado y con sunúmero de muestreo respectivo. Delanálisis de esta gráfica resalta que lasmuestras se diferencian en dos gruposprincipales. Por una parte, todas lasmuestras tomadas en superficie se acercanbastante a las líneas meteóricas y, porconsiguiente, su composición isotópica serevela muy similar a la del agua deprecipitación. Por otro lado, todas lasmuestras del interior de la mina, conexcepción de la Muestra 15 (colectadamuy cerca de la entrada a la mina), seencuentran desplazadas hacia abajo de lasmismas líneas, mostrando característicasisotópicas distintivas con respecto a lasmuestras obtenidas en superficie.
La posición hacia abajo de la línea meteórica del resto de lasmuestras del interior de mina (y hacia la derecha de las muestrasde manantiales) se debe a la interacción prolongada con elsustrato rocoso, lo que produce un “corrimiento a la derecha”por un enriquecimiento en 18O a partir del intercambio con losminerales de la roca del macizo. Otra posibilidad es que el aguadel interior de mina representa agua meteórica antigua, querefleja una firma isotópica correspondiente a un régimenclimático distinto.
En cualquiera de ambos casos el agua del interior de mina serevela claramente más antigua que la del resto de los aprovecha-mientos muestreados, incluyendo los manantiales existentes enla zona. Con los estudios realizados no es posible precisar la edadabsoluta de estas aguas, pero una diferenciación de este tipo;tanto isotópica como hidrogeoquímica en general, requiere devarios años; que pueden ir desde décadas hasta siglos.
Este hecho tiene implicaciones importantes, pues revela que elgrado de infiltración y movimiento del agua hacia el interiordel macizo rocoso tienen un valor sumamente bajo. Estasconsideraciones son congruentes con las característicaslitológicas e hidrogeológicas observadas en las unidadesgeológicas que constituyen la mayor parte del sustrato en elárea: las pizarras de la Formación Jaltepetongo y los esquistosdel Complejo Sierra de Juárez.
Aunque no existe duda de que manantiales y arroyos se alimentande agua meteórica, se reconoce una diferenciación entre ambosgrupos de muestras, debida a efectos estacionales, por diferenciasen temperatura, orografía, etc. Es decir, diferentes condicionesambientales dentro del complejo curso que pueden seguir lasmasas nubosas antes de precipitar su carga.
En este sentido puede señalarse que los pequeños manantialesmuestreados en la zona, aunque descargan agua consideradade reciente infiltración, esta agua tiene un corto tiempo deresidencia y algún grado de interacción con el sustrato rocoso.Este señalamiento se ve apoyado por el resto de los parámetrosy elementos analizados. El contenido de STD es bajo, aunqueligeramente superior al de las muestras de arroyo. Asimismo eltipo de agua al que corresponden las muestras de manantiales4, 7 y 9 es ligeramente sulfatada, a diferencia del tipobicarbonatado de los arroyos.
FIGURA 11.Diagrama δDvs δ18O paramuestrascolecatadas
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
19
Conclusiones
La captación conocida como La Y, recibe agua de escurrimientossuperficiales originados por la precipitación pluvial y conden-sación de neblina, en una microcuenca de aproximadamente 7.5km2, que se extiende hacia la vertiente oeste del Cerro Pelado.No se observaron manantiales en esta zona, sino escurrimientossuperficiales que inician con zonas de humedad en el suelo,que van gradualmente captando infiltraciones de la partesuperficial del terreno.
La microcuenca en que el arroyo La Y labró su cauce seencuentra sobre una unidad de esquisto de edad paleozoica debaja permeabilidad.
En el área de estudio se tiene la presencia de dos unidades ozonas de diferente comportamiento hidrogeológico. Por unaparte, se tiene un acuífero de tipo colgado, de escaso potencialhidrogeológico, alojado en rocas volcánicas fracturadas,teniendo como base un acuitardo constituido por rocasarcillosas (pizarra) de la Formación Jaltepetongo, lo cual hadado origen a los manantiales en la zona.
Los análisis hidrogeoquímicos indican que existen dos familiasde agua principales y contrastantes. Las aguas que alumbran enmanantiales y las de ríos y arroyos corresponden preponderante-mente a la familia bicarbonatada mixta, relacionada con agua dereciente infiltración y escasa interacción con el sustrato rocoso.Las aguas muestreadas en el interior de la mina corresponden ala familia sulfatada-magnésica-cálcica, originada a través de unperiodo mayor de permanencia en contacto con los mineralesdel macizo rocoso, por lo que no se considera que existacomunicación entre el agua superficial que es captada en la obrade toma La Y y las obras mineras.
Los análisis de isótopos estables deuterio y O18 tambiénmuestran dos tipos principales de agua. Una relativamenteantigua, que corresponde al agua infiltrada en las partesprofundas de la mina, relacionada con la familia geoquímicasulfatada-magnésica-cálcica, y otra con aguas cuya firmaisotópica se acerca a la línea meteórica mundial. A la segundafirma corresponden las aguas de manantiales, ríos y arroyos,cuya familia es la bicarbonatada mixta.
Dentro de las obras mineras subterráneas se inspeccionaron lasprincipales fallas y se observó el carácter del fracturamiento. Lastrazas de las fallas se encuentran secas o escasamente húmedassin mostrar escurrimientos o infiltraciones.
No se considera probable que al cortar diferentes fallas con lasobras subterráneas, de la explotación minera, se pongan encomunicación el acuífero aquí denominado colgado, el acuitardoy el acuífugo, que es el basamento hidrogeológico.
Es probable que las obras del nivelsuperior de la mina hayan tenido algunainfluencia en la merma o desaparición dealgunos manantiales que se encuentranpor encima de las obras, aunque es difícilhacer precisiones en este sentido pues,desafortunadamente, no se cuenta condatos precisos sobre el historial de avancede las obras en la mina, ni del historial deexplotación forestal o de uso del sueloen la zona, así como de las fechas precisasen que se observó el deterioro de algunosde los manantiales. Se señala esta posibili-dad por la proximidad del nivel uno de lamina con la base del pequeño acuíferocolgado en roca andesítica de mediapermeabilidad, que constituye la cubiertao encape sobre las zonas mineralizadasen el área de Natividad.
No se considera que el laboreo en lamina Natividad pueda tener afectaciónsobre el caudal del aprovechamiento deLa Y, desde el momento en que estacaptación es alimentada por agua deprecipitación, que reúne escurrimientossuperficiales sobre una unidad arcillosay metamorfoseada de edad paleozoicade muy baja permeabilidad.
Recomendaciones
Instalar por lo menos una estación climatoló-gica en la microcuenca que alimenta el arroyoLa Y, así como implementar mediciones decaudal en el mismo arroyo, con la finalidadde generar un historial, pluviométrico,climatológico e hidrométrico y poder realizarun balance y monitoreo de aguas super-ficiales. Estas acciones permitirán conocerdiferencias en el caudal del arroyo contracondiciones meteorológicas.
Construir piezómetros de exploración enperforaciones con dos objetivos:
a) monitorear la evolución de nivelespiezométricos en el acuífero colgado enandesitas y el acuitardo en pizarra de laFormación Jaltepetongo y
b) recuperar núcleos para facilitar elconocimiento de la Geología del Subsuelo,
20
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
principalmente de las características de lasdiscontinuidades en el macizo rocoso(fracturas, fallas, contactos, esquistocidad,echados, etc.).
Llevar un monitoreo de los caudales de lasinfiltraciones al interior de la mina, a travésde mediciones y observación de lascaracterísticas de las discontinuidades dela roca, con relación al agua que puedanpresentar. Analizar químicamente y conperiodicidad las filtraciones más notoriasque se presenten al avance de las obras.
Bibliografía
Carfantan, J.-C., 1986,Carfantan, J.-C., 1986,Carfantan, J.-C., 1986,Carfantan, J.-C., 1986,Carfantan, J.-C., 1986, Du systéme Cordillérain au domaine Caraïbe-Ëtude géologique du Mexique méridional{Ph.D. thesis}: Chambéry, France, Université de Savoie, 556 p.
Cortés, A., Durazo J., FCortés, A., Durazo J., FCortés, A., Durazo J., FCortés, A., Durazo J., FCortés, A., Durazo J., Farvolden, R.N., 1997arvolden, R.N., 1997arvolden, R.N., 1997arvolden, R.N., 1997arvolden, R.N., 1997. Studies of Isotopic Hydrology of the Basin of México: anotatedbibliography and interpretation. Journal of Hidrology 198: 346-376 p.
Craig, H., 1961. Craig, H., 1961. Craig, H., 1961. Craig, H., 1961. Craig, H., 1961. Standard for reporting concentrations of deuterium and oxygen18 in natural waters, Science,133, 1833, 1961.
Estudio Hidrogeológico en Capulálpam de Méndez Ixtlán, estado de Oaxaca. 2007.
Ortega-González, 1991,Ortega-González, 1991,Ortega-González, 1991,Ortega-González, 1991,Ortega-González, 1991, Geología de la Hoja Oaxaca, escala 1:250 000: PEMEX, Prospecto Hoja Oaxaca(inédito). Ortega-Gutiérrez, F., 1981, Metamorphic belts of southern Mexico and their tectonic significance:Geofísica Internacional, v. 20, p. 177-202.
20
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
Que la empresa minera lleve el monitoreodel caudal bombeado de manera diaria, asícomo un registro sobre la elevación delnivel piezométrico en el macizo rocoso dela Formación Jaltepetongo, y hacia elsustrato de la microcuenca de La Y. Esteregistro, además de apoyar el control parael desarrollo de las obras mineras y estimarparámetros hidrodinámicos del acuitardo,permitirá monitorear con mayor precisiónel equilibrio del sistema hidrogeológico enla zona, para así garantizar la integridadde la fuente de abastecimiento de agua deCapulálpam.
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
21
CaracterizaciónDE MATERIA ORGÁNICA
SEDIMENTARIA LACUSTRE:un ejemplo del Paleolago El Potosí,
Nuevo León, MéxicoNatalia Amezcua Torres
Servicio Geológico Mexicano / Subdirección de Geología /[email protected]
Los análisis de geoquímica orgánica de los sedimentos del paleolago El Potosí indicanque las principales fuentes de materia orgánica en la columna sedimentaria fueron
una mezcla de detritos de algas, esporas, polen (tipo II), restos de plantas acuáticasmarginales y otros derivados de plantas terrestres (tipo III), así como materia orgánicaretrabajada y carbón (tipo IV). Estos sedimentos presentan altos contenidos de materiaorgánica con rangos de 0.98% a 47% COT. La concentración y la naturaleza de lamateria orgánica en los sedimentos de esta cuenca continental son indicadores de laalta productividad primaria en este tipo de ambientes. De acuerdo con los parámetrosde maduración, la materia orgánica sedimentaria de estos depósitos lacustresPleistoceno-Holocénicos se encuentra en estado diagenético de eogénesis. Losprincipales sub-productos de esta evolución normal de la materia orgánica son gasmetano biogénico y dióxido de carbono.
PPPPPalabras clave:alabras clave:alabras clave:alabras clave:alabras clave: Materia orgánica, COT, lacustre, diagénesis, paleolago y Rock-Eval.
Resumen
Esta cEsta cEsta cEsta cEsta contribución forma parte de la tesis de maestría de la autora, bajo la supervisión del Drontribución forma parte de la tesis de maestría de la autora, bajo la supervisión del Drontribución forma parte de la tesis de maestría de la autora, bajo la supervisión del Drontribución forma parte de la tesis de maestría de la autora, bajo la supervisión del Drontribución forma parte de la tesis de maestría de la autora, bajo la supervisión del Dr. F. F. F. F. Franciscranciscranciscranciscrancisco Medina Baro Medina Baro Medina Baro Medina Baro Medina Barrera,rera,rera,rera,rera,FFFFFacultad de Ciencias de la Tieracultad de Ciencias de la Tieracultad de Ciencias de la Tieracultad de Ciencias de la Tieracultad de Ciencias de la Tierra, Universidad Autónoma de Nuevo León.ra, Universidad Autónoma de Nuevo León.ra, Universidad Autónoma de Nuevo León.ra, Universidad Autónoma de Nuevo León.ra, Universidad Autónoma de Nuevo León.
22
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
Organic geochemical analyses of the lake sediments from El Potosí paleolake
indicate that organic matter input was a mixture of algal detritus, pollen and
spores (type II), higher marginal lake and land-plants debris (type III), reworked organic
matter and natural charcoal (IV). Samples examined exhibit high average levels of
organic mater enrichment and range from 0.98% to 47% TOC. The amount and type
of organic matter in the sediments of this continental basin indicate higher primary
productivity in this type of sedimentary environment. Based on the maturity parameters,
the organic matter in these Pleistocene-Holocene lacustrine deposits indicate a normal
diagenetic evolution and it is still in an eogenesis stage. The main by-products of this
diagenetic pathway are biogenic gas and carbon dioxide.
Key words: Key words: Key words: Key words: Key words: Organic matter, TOC, lacustrine, diagenetic, paleolake and Rock-Eval.
ABSTRACT
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
23
INTRODUCCIÓNLa materia orgánica en sedimentos lacustres se origina a partirde una compleja mezcla de lípidos, carbohidratos, proteínas yotros componentes bioquímicos, producidos por organismosque vivieron en o alrededor del lago (Meyers y Ishiwatari,1993, Meyers, 2003). Los principales productores primariosen los sistemas lacustres son: (1) fitoplancton (2) periplanctony macrofitas que tienden a dominar en lagos someros y áreasmarginales del lago y (3) bacterias fotosintéticas yquimosintéticas (Katz, 1995). Además de estas fuenteslocales de materia orgánica, el viento comúnmente transportamaterial, tal como polen y esporas, incluso de zonas fuera dela cuenca local (Meyers, 1997, 2003). Los microbiospresentes en la columna de agua y sedimento lacustre, sonlos principales agentes remineralizantes. Algunas bacteriaspueden conver-tirse en los principales productores de materiaorgánica, sin embargo, generalmente retrabajan y degradanla materia orgánica, disminuyendo sus cantidades. Duranteeste proceso crean nuevos compuestos orgánicos, quecontribuyen a la mezcla total de componentes de materiaorgánica sedimen-taria (Meyers, 1997).
La materia orgánica (MO) se deposita en la interfase aguasedimento, es un componente sensible y su preservación está enfunción de diversos factores entre los cuales destacan lascondiciones óxicas con alta tasa de sedimentación o anóxicas.
La oxidación de la MO se minimiza al reducir su tiempo deexposición en el ambiente óxico (en el agua o sedimento), yasea estableciendo un ambiente anóxico o incrementando su tasade sedimentación (Katz, 1990). Por su parte, en ambientesóxicos, las altas tasas de producción y sedimentación puedenproducir sedimentos ricos en carbono orgánico al sobrecargar lacapacidad oxidativa del ambiente bentónico, permitiendo así lapreservación de la materia orgánica (Calvert et al.,1992; Meyers,1997).
Después de que el oxígeno y los nitratos han sido agotados, lagran cantidad de sulfatos disueltos es usada como el oxidanteprimario para la degradación de la materia orgánica, con laproducción de H
2S como subproducto (Pedersen y Calvert,
1990). Cuando éstos factores disminuyen, la zona de bacteriasfermentadoras de metano se expande hacia arriba en la columnasedimentaria a expensas de la zona de reducción de sulfatos; comoresultado, la materia orgánica más o menos estable puedepreservarse en el sedimento (Einsele, 2000).
La metanogénesis es generalmente reducida en ambienteslacustres que contienen sulfatos. Sin embargo, la reducción delos sulfatos consume grandes cantidades de materia orgánica, locual no contribuye a su preservación. Consecuentemente unaeficiente preservación es mayor en sistemas empobrecidos ensulfatos (Katz 1990).
Una vez que se acumula materia orgánicaen los sedimentos, durante su enterramientoy bajo el incremento de temperatura, pasapor un proceso que implica una serie dereacciones geoquímicas de maduración oevolución de los biopolímeros a geopolímeroscomúnmente llamados querógeno (Tissot yWelte, 1984).
Comparados con los ambientes oceánicos,los ambientes lacustres presentan mayorestasas de sedimentación y productividadprimaria (Cohen, 2003; Meyers, 1997). Laproducción, acumulación y preservación dela materia orgánica no degradada sonprerrequisitos para la existencia de rocasgeneradoras de petróleo (Tissot y Welte,1984). Los depósitos lacustres ricos enmateria orgánica llegan a representar unimportante potencial económico, alcontener rocas generadoras y productorasde hidrocarburos (e.g. Bohacs et al., 2000,Cai et al., 2007, Carroll y Bohacs, 1999,2001; Carrol et al., 1992; Imbus et al.,1990, Hetenyi, 1992; Katz, 1990, 1995,Mello and Maxwell, 1990; Mello et al.,1999; Petersen, 2005; Smith, 1990, entreotros). Sin embargo, los procesosdiagenéticos ocurridos en depósitoslacustres relativamente recientes y ricosen materia orgánica, son poco conocidos.
El análisis de Carbono Orgánico Total (COTo TOC por sus siglas en inglés) y la pirólisispor Rock-Eval® son frecuentementeutilizados para determinar la abundanciay calidad de la materia orgánica en rocasgeneradoras, en la evaluación del potencialde generación de hidrocarburos (Espitaliéet al., 1977, Lafargue et al., 1996). Estetipo de análisis ha demostrado, además,ser de gran valor en la paleoceanografía,paleolimnología (Meyers, 1997), en ladeterminación de carbono mineral y elanálisis de contaminación de suelos porhidrocarburos (Lafargue et al., 1996).
Este trabajo muestra los resultados delanálisis de sedimentos por pirólisis enRock-Eval 6, con el fin de caracterizar lamateria orgánica sedimentaria y contri-buir al conocimiento de procesos diage-néticos de la materia orgánica en unacuenca continental.
24
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
El objetivo del estudio es, por lo tanto,determinar el contenido de carbonoorgánico total, tipo y evolución de materiaorgánica contenida en la sucesión sedi-mentaria del paleolago El Potosí.
ÁREA DE ESTUDIOLos depósitos del paleolago El Potosí,toman su nombre de la localidad ElPotosí, también conocida como CatarinoRodríguez (24º 50’ N, 100º 19’ W),ubicada en la margen suroeste delAnticl inal El Potosí, Municipio deGaleana, Nuevo León (Figura 1). Losdepósitos lacustres son disectados porla carretera federal No. 57 Matehuala –Saltillo, particularmente a 20 km alnorte del entronque con la carretera 60Linares–San Roberto.
El paleolago El Potosí se formó en unacuenca intermontana durante el Pleisto-ceno tardío-Holoceno (Amezcua, 2003).Geológicamente se encuentra en unaestructura de medio graben, posiblementeuna de las estructuras del sistema de
Figura 1.Localización de la localidad de
El Potosí (Catarino Rodríguez),Galeana, Nuevo León, México,ubicada en recuadro amarillo.
Ubicación de seccionesestratigráficas analizadas
se indican en recuadrosde color rojo.
Cuencas y Sierras en su porción más oriental. El depocentroprincipal del Paleolago se ubicó hacia el margen W del AnticlinalEl Potosí, generando depocentros aislados durante periodos dedesecación. La sucesión sedimentaria lacustre contiene turbas,arcillas, limos arcillosos y arenoso-calcáreos, arenas finas calcáreasy conglomerados, con variable contenido de materia orgánica, ymenores cantidades de sulfatos (CaSO
4) en forma de cristales
lenticulares individuales y rosetas de yeso milimétricos. Losdepósitos, hacia el margen del paleolago, contienen conglomerados,brechas y arenas calcáreas y siliciclásticos con fragmentos de lasrocas cretácicas de las Formaciones Tamaulipas Superior, Cuestadel Cura y Agua Nueva (Amezcua, 2003).
METODOLOGÍAPara el estudio se seleccionaron tres secciones estratigráficas delpaleolago el Potosí, (Enebros, Potosí 2 y Potosí 3) (Figura 1),de las cuales se analizaron un total de 53 muestras. Las muestrasde 100 mg de sedimento seco y pulverizado, fueron pirolizadasen una atmósfera inerte (Helio y Nitrógeno), para determinar eltipo de materia orgánica y carbono orgánico total (COT)utilizando el equipo Rock-Eval 6.
Rock-Eval 6 realiza un análisis a través de pirólisis de muestrasde sedimento (o roca total), determinando una serie deparámetros a partir del contenido de materia orgánica. La pirolisis
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
25
o calentamiento progresivo de la muestra de 100 a 850 ºC, midetres tipos de gases liberados a diferentes temperaturas (Lafargeet al., 1996): (1) los hidrocarburos residuales en la muestra (S1),representa las concentraciones de hidrocarburos (HC) libres yadsorbidos liberados, (2) hidrocarburos generados durante elfraccionamiento térmico entre 300ºC y 550ºC (S
2, T
max) y (3)
CO2 (S
3) (Lafargue et al., 1996; Wüst y Bustin, 2005). El
contenido de Carbono Orgánico Total (COT) es determinado porla suma de los contenidos de carbono orgánico residual ypirolizado (Dean y Gardner, 1998).
Entre otros, dos parámetros importantes se derivan de losresultados de la pirolisis: el Índice de Hidrógeno o IH [(IH= S
2/
COT) x100], que representa el potencial de hidrocarburos deltotal de la materia orgánica expresado en mg HC/g COT, y elÍndice de Oxigeno o IO [(IO= S
3/COT) x 100], que representa
la cantidad de oxígeno expresado en mg CO2/g COT. Los valores
de IH son indicadores de las proporciones de H/C de la materiaorgánica, mientras que los valores del IO representan lasproporciones de O/C. Las proporciones de H/C y O/C que songraficadas entre sí en un diagrama tipo van Krevelen, paracaracterizar del tipo de querógeno o en este caso proto-querógeno y su grado de evolución (Tissot y Welte, 1984;Meyers, 1997; Wüst y Bustin, 2005). Para una discusióncompleta sobre la pirólisis Rock-Eval, ver a Espitalié et al.(1977) y Lafarge et al. (1996).
RESULTADOSLos resultados de las secciones analizadas indican un contenidovariable de carbono orgánico total o COT (Figura 2). Lassecciones marginales (Potosí 3 y Enebros) se encuentran engeneral más empobrecidas, con un incremento relativo en el COThacia la base de ambas. Comparada con las anteriores la secciónPotosí 2 se encuentra altamente enriquecida en COT.La base de Potosí 3 (650 – 580 cm) es rica en materia orgánicaconteniendo 18%COT. Este patrón de enriquecimiento demateria orgánica hacia la base se presenta en los Enebros (2.96%COT) (Figura 2). En los intervalos medios de ambas secciones,el COT disminuye drásticamente hasta <0.1%. Sólo Potosí 3vuelve a enriquecerse hacia la cima, alcanzando valores altos de5.20 % COT.
FIGURA 2. Porcentaje de Carbono Orgánico Total
(COT) de las secciones Potosí 2,Potosí 3 y Enebros, indicando
sus variaciones con respecto a laprofundidad. Los valores adyacentes
al eje Y representan contenidosde COT <1 %.
Por su parte Potosí 2 contiene el mayorenriquecimiento de materia orgánica, conun máximo de 47.47% (Figuras 2 y 3).Con base en el enriquecimiento de COT adiferentes profundidades, se distinguen enPotosí 2, tres intervalos: el primero de38.38% a 3.62% COT (340-160 cm), elsegundo con 0.98 a 5%COT (130-50cm), y el tercero y más cercano a lasuperficie (30-10 cm) que contiene losporcentajes más altos de 47.42% y45.55% COT.
Este intervalo en particular difiere drás-ticamente en textura, ya que aún esposible observar restos bien preservadosde materia orgánica vegetal (turba), noobservados en el resto de la sección. Otroshorizontes con turbas son observados enel área de estudio, y representan lasunidades estratigráficamente más jóvenesde la sucesión sedimentaria.
En comparación con las otras dos seccionesanalizadas en el Potosí 2, no se reportaronvalores <0.1% COT, y el más empobrecidocontiene 0.98% de COT.
26
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
INTERPRETACIÓN GEOLÓGICA
DE LA MATERIA ORGÁNICAEl hidrogeno está presente en diferentes proporciones en lamateria orgánica terrestre y acuática (Cohen, 2003). El Índicede Hidrógeno (IH) determinado por pirolisis Rock-Eval indica lariqueza de hidrógeno en la muestra analizada (Langford y Blanc-Valleron, 1990; Héroux y Tasse, 1990; Meyers, 1997; Dean yGardner, 1998). En base a la riqueza de Hidrógeno de lasmuestras de El Potosí y a través de un diagrama de IH vs. IO,pueden ser reconocidos tipos de querógeno o en este caso proto-querógeno caracterizando así los tipos de materia orgánicageneradora (Dean y Gardner, 1998).
FIGURA 3.Horizontes ricos en materiaorgánica sedimentaria en labase de la sección Potosí 2.
FIGURA 4.Relación entre el Índice de Hidrógenoy Oxígeno de los sedimentos de El Potosí,para determinar tipo de materia orgánica.Los valores representados son sólo aquelloscon COT 1 %. >1. Límites del tipo I, II, III y IV conbase en Héroux y Tassé (1990) y Hunt (1996).
Los datos obtenidos indican que en lossedimentos del paleolago El Potosí, losvalores del IH son muy bajos <300 mgHC/g COT, mientras que los de IO sonmuy altos >100 mg CO2/g COT. Coneste rango de valores no es posibledeterminar la presencia de materiaorgánica tipo I, la cual contiene un IH de600 a 900 y en algunos casos de 1000mg HC/gCOT (Carroll y Bohacs, 2001).
El tipo IItipo IItipo IItipo IItipo II es de materia orgánica moderada-mente rica en hidrocarburos originada dealgas, esporas, polen y cutículas (Figura 5A-E). Su IH va de ~100-300 (600) mgHC/g COT (Espitalié, 1986; Davis et al.,1989; Carroll y Bohacs, 2001).
La materia orgánica generadora tipo IIes la segunda fuente de aporte a lossedimentos del paleolago. El tipo II seencuentra bien representada en más deun intervalo de las tres seccionesanalizadas, con valores ~200 y 300 mgHC/g COT (figuras 2 y 4).
El tipo IIItipo IIItipo IIItipo IIItipo III, es el más común en los sedi-mentos de El Potosí (figuras 4 y 6). Su IHestá aproximadamente entre 100 y >50mg HC/g COT (Carroll y Bohacs, 2001).Es producto de materia orgánica pobre enhidrocarburos, pero rica en carbohidratos,restos de sustancias húmicas o leñosas deplantas superiores (Espitalié, 1986; Daviset al., 1989; Carroll y Bohacs, 2001).
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
27
FIGURA 5.Materia orgánica tipo II y IV.Tipo II granos de polenA) Chenopodiacea (herbacea);B) Typha -planta acuática que crece enlas zonas marginales-;C) espora indeterminada;D) grano de polen de conífiera(pino, indicado con la flecha) y Cyperacea;E) Abies. Las plantas que generan el polende B, D, E son productoras de querógeno tipo III.F) Tipo IV, materia orgánica inerte. Sin escala.
El tipo IVtipo IVtipo IVtipo IVtipo IV tiene rangos de IH <50 mg HC/g COT (Davis et al., 1989 y Hunt, 1996).Valores de IH <50 mg HC/g COT, y un altoIO (756-990 mg CO
2/g COT) fueron
registrados en más de un intervalo en lastres secciones analizadas (Figura 4). Elquerógeno de tipo IV tiene muy pococontenido de hidrógeno y se cree derivande sustancias mucilaginosas, materialesaltamente oxidados, o materia orgánicaretrabajada (Figura 5F), rica en partículascarbonizadas, también conocido comoinertinita (Davis et al., 1989).
En general, los altos índices de oxígenoen las tres secciones analizadas, confir-man una evolución normal en la diagé-nesis de la materia orgánica. Esteproceso se caracteriza por una pérdidade los grupos oxigenados y una gananciaen la proporción de hidrógeno (Hérouxy Tassé, 1990).
TEMPERATURAS MÁXIMASLa Tmax de fraccionamiento del querógeno durante la pirólisis,provee información complementaria en la determinación del tipoy rango de la materia orgánica (Héroux y Tassé, 1990). Paracomparar y corroborar los resultados obtenidos del IH vs. IO, segrafica también el IH vs. Tmax, considerando los rangospropuestos por Héroux y Tassé (1990) y Hunt (1996) para losvalores de Tmax (Figura 6). Los resultados confirman la presenciadel tipo II, III y IV.
Los valores de Tmax en las secciones analizadas oscilaron entre334ºC y 388ºC con un promedio de 361ºC, estos parámetrosindican que la evolución de la materia orgánica se encuentraen estado de diagenético de eogenesis (Figura 7). Lo anteriorindica que los sedimentos de la cuenca del Paleolago El Potosíson aún susceptibles a reacciones químicas principalmenteinducidas por actividad microbiana. La eogénesis ocurre a bajastemperaturas y los efectos de la temperatura y presión de lacolumna sedimentaria, son en este caso subordinados (Bustiny Wüst, 2005).
28
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
FIGURA 6.Relación entre el Índice de
Hidrógeno y Temperatura máxima.Estos indicadores corroboran el tipo de materia
orgánica en los sedimentos de El Potosí.Los valores representados son sólo
aquellos con COT 1 %. >1.Límites del tipo I, II, III y IV con base
en Héroux y Tassé (1990) y Hunt (1996).
FIGURA 7.Esquema de la vía diagenéticade la materia orgánica en lossedimentos. Modificada de Barneset al. (1990 ) y Bustin y Wüst(2005). Los sedimentos del paleolagoEl Potosí están bajo el efecto delos procesos diagenéticos delimitadosde una manera general por la líneadiscontinua amarilla.
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
29
En el área del Potosí, las oscilaciones en el nivel freático debido ala sobre explotación de agua subterránea, propician la pérdidade fluidos y gases adsorbidos en la columna sedimentaria. Estosfenómenos acentúan la presencia de agrietamientos superficialesdesencadenando la combustión de la materia orgánica,incrementando los problemas de subsidencia en el área (Figura 8)(Amezcua, 2003).
¿POTENCIAL PETROLERO?Tomando en cuenta que los sedimentos de El Potosí sonrelativamente recientes (Pleistoceno tardío-Holoceno), y debidoa que no existieron las condiciones geológicas óptimas, supotencial petrolero actual es nulo. Sin embargo, estos sedimentosconstituyen un modelo geológico de estudio para considerar laevolución de depósitos en cuencas tipo rift para plays petrolerossubsalinos. Por efecto de la diagénesis que hasta el momento haocurrido a estos sedimentos, los principales productos obtenidoshan sido CO
2, H
2O y CH
4 biogénico.
En casos ideales en los que la maduración de la materia orgánicasigue un proceso normal y donde su madurez térmica equivale auna reflectancia de vitrinita de 0.6%, las rocas con índices dehidrógeno (IH) superiores a 300 mg HC/g COT produciríanaceite. Aquellas con un IH entre 300 y 150 producen aceite yalgo de gas, mientras aquellas con IH entre 150 y 50 producengas. Índices de Hidrógeno menores a 50 mg HC/g COT soninertes. Las rocas cuyos valores de T
max <430C, representan
fuentes potenciales de aceite (Langford y Blanc-Valleron, 1990).
DISCUSIÓNLa co-variación entre el enriquecimiento en COT en las seccionesanalizadas permite sugerir que en las secciones proximales, lamateria orgánica estuvo sujeta a una mayor disolución y episodiosde baja productividad primaria. En cambio, la sección más distal,que a la vez representa condiciones de depósito de sedimentos ymateria orgánica más estable, es la más enriquecida. La
FIGURA 8. Áreas de colapso producto de la combustión
de materia orgánica sedimentaria en elárea de El Potosí, Galeana, Nuevo León.
diferenciación del tipo de materia orgánicaII y III de cada intervalo enriquecido,permite inferir sobre los productoresprimarios de la materia orgánica. Intervaloscon enriquecimiento del tipo II, podríanestar reflejando episodios de expansión dellago donde la sedimentación de materiaorgánica se dio en zonas distales delpaleolago. Mientras que intervalos conenriquecimiento en el tipo III indicaríancondiciones lacustres relativamenteestables, en zonas marginales colonizadaspor plantas ricas en material leñoso.Episodios de expansión y contracción delnivel del lago, tuvieron también influenciasobre la sedimentación y preservación dela materia orgánica. Los cambios de faciesorgánicas puede ser una herramientaimportante en interpretaciones paleoam-bientales y paleogeográficas al integrarsecon otros indicadores geoquímicos, sedi-mentológicos y paleontológicos.
A pesar de que las tres secciones estrati-gráficas contienen distintos indicadorestanto paleontológicos como geoquímicos(isótopos estables de oxígeno y carbono,de su origen lacustre, Amezcua, 2003), esinteresante destacar la ausencia de materiaorgánica de tipo I.
Los querógenos de tipo I, se derivanprincipalmente del retrabajamiento de labiomasa microbial y otros lípidos micro-biales y de componentes cerosos deplantas terrestres, con valores de IH 600a 1000 mg HC/g COT (Espitalié et al
30
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
1977; Carroll y Bohacs, 2001). La materia orgánica tipo I escomún de ambientes lacustres donde ha sido extensamenteretrabajada por microorganismos (Espitalié et al, 1977; Tissot yWelte, 1984). Sin embargo, la ocurrencia de querógeno del tipo-I,es relativamente rara, comparada con los otros tipos (Tissot yWelte, 1984). Según Carroll y Bohacs (2001), una posibleexplicación por la cual no es evidente este tipo I, es que existauna mezcla entre el tipo I y III, típico de facies orgánicas algales-terrestres, de asociaciones de facies fluvio-lacustres. Experienciasen otras cuencas han mostrado que los querógenos en unavariedad de lagos modernos y antiguos, difieren del tipo I,característico de sistemas lacustres, por lo que el querógeno tipoI, no siempre es representativo de estos sistemas (Talbot, 1988;Katz, 1990; Carroll y Bohacs, 2001); tal como sucede en elpaleolago El Potosí.
Los detalles de las reacciones diagenéticas en la formación delquerógeno continúan poco entendidas (Bustin y Wüst, 2005).Sin embargo los datos obtenidos de este estudio demuestran queaún en estas cuencas sedimentarias relativamente jóvenes conedades del orden de miles de años y a profundidades menores a10 metros, los procesos de eogénesis y la formación de proto-querógeno comienza a ocurrir.
CONCLUSIONESLa sucesión estratigráfica del paleolago El Potosí contienehorizontes altamente enriquecidos con materia orgánica enestado de eogénesis.
Los valores de TOC varían de <1% a 47%.
El tipo III es predominante, seguido por el tipo II y IV, mientrasque el tipo I está ausente.
Las variaciones en el contenido de materiaorgánica y tipo de querógeno estánrelacionados a los niveles de productividadprimaria y secundaria.
Los principales subproductos de esta diagé-nesis son metano y dióxido de carbono.
Además de la aplicación en la industriapetrolera, la caracterización de la materiaorgánica sedimentaria tiene posiblesaplicaciones en interpretaciones paleoam-bientales, a través de la correlación conotros indicadores paleontológicos ogeoquímicos. Este tipo de estudios tienetambién potenciales aplicaciones enestudios de peligros naturales, asociadosa sedimentos ricos en materia orgánica enestado de diagénesis.
AGRADECIMIENTOSAgradezco a F. Medina y W. Stinnesbeckpor la supervisión y apoyo durante eldesarrollo de la tesis. Este trabajo fueposible gracias al CONACYT, a través dela beca crédito en los estudios de Maes-tría y al Departamento Alemán de Inter-cambio Académico (DAAD) durante laestancia de investigación en Karlsruhe,Alemania. Agradezco a T. Adate por elapoyo en los análisis de COT y a S.Eguiluz, J.,G. López Oliva y T. Cossio porsus valiosos comentarios.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICASAmezcua, TAmezcua, TAmezcua, TAmezcua, TAmezcua, T. N., 2003,. N., 2003,. N., 2003,. N., 2003,. N., 2003, Análisis de la Cuenca Lacustre del Potosí y sus peligros geológicos asociados a lamateria orgánica sedimentaria, Nuevo León, Mex: Linares, Nuevo León., Universidad Autónoma de NuevoLeón, 113p.
Bohacs, K.M., CarBohacs, K.M., CarBohacs, K.M., CarBohacs, K.M., CarBohacs, K.M., Carrrrrroll, A.R., Neal., J.E., y Mankiewickz, Poll, A.R., Neal., J.E., y Mankiewickz, Poll, A.R., Neal., J.E., y Mankiewickz, Poll, A.R., Neal., J.E., y Mankiewickz, Poll, A.R., Neal., J.E., y Mankiewickz, P.J., 2000,.J., 2000,.J., 2000,.J., 2000,.J., 2000, Lake-basin type, source potential,and hydrocarbon character: an integrated sequencestratigraphic- geochemical framework, in Gierlowsk-Kordesch, E.H., and Kelts, K.R., eds., Lake basins through space and time., Volume 46, AAPG Studies inGeology, p. 3–34.
Bustin, R.M., y Wüst, R.A.J., 2005, Bustin, R.M., y Wüst, R.A.J., 2005, Bustin, R.M., y Wüst, R.A.J., 2005, Bustin, R.M., y Wüst, R.A.J., 2005, Bustin, R.M., y Wüst, R.A.J., 2005, Organic Maturation, in Middleton, G.V., Church, M.J., Coniglio, M.,Hardie, L.A., and Longstaffe, F.J., eds., Encyclopedia of Sediments and Sedimentary Rocks, Kluwer AcademicPublishers, p. 425-428.
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
31
Cai, C., L, H., Qin, M., Luo, X., WCai, C., L, H., Qin, M., Luo, X., WCai, C., L, H., Qin, M., Luo, X., WCai, C., L, H., Qin, M., Luo, X., WCai, C., L, H., Qin, M., Luo, X., Wang, Fang, Fang, Fang, Fang, F., y Ou, G., 2007, ., y Ou, G., 2007, ., y Ou, G., 2007, ., y Ou, G., 2007, ., y Ou, G., 2007, Biogenic and petroleum-related ore-formingprocesses in Dongsheng uranium deposit, NW China: Ore Geology, v. 32, p. 262–274.
Calvert, S.E., Bustin, R.M., y PCalvert, S.E., Bustin, R.M., y PCalvert, S.E., Bustin, R.M., y PCalvert, S.E., Bustin, R.M., y PCalvert, S.E., Bustin, R.M., y Pedersen, Tedersen, Tedersen, Tedersen, Tedersen, T.F.F.F.F.F., 1992,., 1992,., 1992,., 1992,., 1992, Lack of evidence for enhanced preservation ofsedimentary organic matter in the oxygen minimum of the Gulf of California: Geology, v. 20, p. 757-760.
CarCarCarCarCarrrrrroll, A.R., y Bohacs, K.M., 1999, oll, A.R., y Bohacs, K.M., 1999, oll, A.R., y Bohacs, K.M., 1999, oll, A.R., y Bohacs, K.M., 1999, oll, A.R., y Bohacs, K.M., 1999, Stratigraphic classification of ancient lakes: balancing tectonic andclimatic controls: Geology v. 27, p. 99-102.
— 2001, — 2001, — 2001, — 2001, — 2001, Lake-type controls on petroleum source rock potential in nonmarine basins, AAPG Bull., v. 85, p.1033–1053.
CarCarCarCarCarrrrrroll, A.R., Brassell, S.C., y Graham, S.A., 1992, oll, A.R., Brassell, S.C., y Graham, S.A., 1992, oll, A.R., Brassell, S.C., y Graham, S.A., 1992, oll, A.R., Brassell, S.C., y Graham, S.A., 1992, oll, A.R., Brassell, S.C., y Graham, S.A., 1992, Upper Permian lacustrine oil shales of the southernJunggar basin, northwest China: AAPG Bulletin, v. 76, p. 1874-1902.
Cohen, A.S., 2003,Cohen, A.S., 2003,Cohen, A.S., 2003,Cohen, A.S., 2003,Cohen, A.S., 2003, Paleolimnology, The History and Evolution of Lake Systems, Oxford UniversityPress, 500 p.
Davis, H.R., Byers, H.R., y PDavis, H.R., Byers, H.R., y PDavis, H.R., Byers, H.R., y PDavis, H.R., Byers, H.R., y PDavis, H.R., Byers, H.R., y Pratratratratratt, L.M., 1989,t, L.M., 1989,t, L.M., 1989,t, L.M., 1989,t, L.M., 1989, Depositional mechanisms and organic matter in Mowry Shale(Cretaceous) Wyoming: American Association of Petroleum Geologists Bulletin, v. 73, p. 1103-1116.
Dean, W.E., y GardnerDean, W.E., y GardnerDean, W.E., y GardnerDean, W.E., y GardnerDean, W.E., y Gardner, J., J., J., J., J.VVVVV., 1998,., 1998,., 1998,., 1998,., 1998, Pleistocene to Holocene contrasts in organic matter productionand preservation on the California continental margin: Geological Society of America Bulletin, v.110, p. 888-899.
Einsele, G., 2000,Einsele, G., 2000,Einsele, G., 2000,Einsele, G., 2000,Einsele, G., 2000, Sedimentary basins, evolution facies and sediment budget, Springer Verlag, 792 p.Espitalié, J., Laporte, J.L., Madec, M., Marquis, F., Lepat, P., Paulet, J., y Boutefeu, A., 1977, Méthode rapidede caractérisation des roches mères, de leur potentiel pétrolier et leur degré d’évolution: Review InstitutFranc¸ais du Pe´ trole, v. 32, p. 23-42.
HérHérHérHérHéroux, Youx, Youx, Youx, Youx, Y., y T., y T., y T., y T., y Tasse, N., 1990, asse, N., 1990, asse, N., 1990, asse, N., 1990, asse, N., 1990, Organic matter alteration in an Early Paleozoic basin: Zonation aroundmineral showings compared to that around intrusions St. Lawrence Lowlands, Quebec, Canada: GeologicalSociety of America Bulletin, v. 102, p. 877-888.
Hetenyi, M., 1992,Hetenyi, M., 1992,Hetenyi, M., 1992,Hetenyi, M., 1992,Hetenyi, M., 1992, Organic Geochemistry and Hydrocarbon Potential of Neogene Sedimentary Rocks inHungary: Journal of Petroleum Geology, v. 15, p. 87-96.
Hunt, J.M., 1996,Hunt, J.M., 1996,Hunt, J.M., 1996,Hunt, J.M., 1996,Hunt, J.M., 1996, Petroleum Geochemistry y Geology, W.H. Freeman and Co. N.Y. , 743 p.
Imbus, S.W., Engel, M.H., y Elmore, D.R., 1990,Imbus, S.W., Engel, M.H., y Elmore, D.R., 1990,Imbus, S.W., Engel, M.H., y Elmore, D.R., 1990,Imbus, S.W., Engel, M.H., y Elmore, D.R., 1990,Imbus, S.W., Engel, M.H., y Elmore, D.R., 1990, Organic Geochemistry and Sedimentology of MiddleProterozoic Nonesuch Formation-Hydrocarbon Source Rock Assessment of a Lacustrine Rift Deposit, inKatz, B.J., ed., Lacustrine Basin Exploration, Volume Memoir 50, American Association of PetroleumGeologists, 197-208.
Katz, B.J., 1990,Katz, B.J., 1990,Katz, B.J., 1990,Katz, B.J., 1990,Katz, B.J., 1990, Controls on distribution of lacustrine source rocks through time and space., in Katz, B.J.,ed., Lacustrine basin exploration – case studies and modern analogs, AAPG Memoir, 50, p. 61–76.
— 1995,— 1995,— 1995,— 1995,— 1995, Factors controlling the development of lacustrine petroleum source rocks - an update, in Center,M.E.P.T., ed., Paleogeography, Paleoclimate and Source Rocks, Volume Chapter 3, AAPG, p. 61-79.
Lafargue, E., Espitalié, J., Marquis, FLafargue, E., Espitalié, J., Marquis, FLafargue, E., Espitalié, J., Marquis, FLafargue, E., Espitalié, J., Marquis, FLafargue, E., Espitalié, J., Marquis, F., y Pillot, D., 1996, ., y Pillot, D., 1996, ., y Pillot, D., 1996, ., y Pillot, D., 1996, ., y Pillot, D., 1996, Rock-Eval 6 Applications in HydrocarbonExploration, Production and in Soil Contamination Studies: Revue de l'Institut Français du Pétrole, v. 53,p. 421-437.
Langford, FLangford, FLangford, FLangford, FLangford, F.F.F.F.F.F., y Blanc-V., y Blanc-V., y Blanc-V., y Blanc-V., y Blanc-Valleralleralleralleralleron, M.-M., 1990,on, M.-M., 1990,on, M.-M., 1990,on, M.-M., 1990,on, M.-M., 1990, Interpreting Rock-Eval pyrolysis data using graphs ofpyrolizable hydrocarbons vs. total organic carbon, AAPG Bull., v. 74, p. 799–804.
Mello, M.R., Koutsoukos, E.A.M., Santos, N.E.Mello, M.R., Koutsoukos, E.A.M., Santos, N.E.Mello, M.R., Koutsoukos, E.A.M., Santos, N.E.Mello, M.R., Koutsoukos, E.A.M., Santos, N.E.Mello, M.R., Koutsoukos, E.A.M., Santos, N.E.VVVVV., y Si lva, T. , y Si lva, T. , y Si lva, T. , y Si lva, T. , y Si lva, T.A.C., 1999.A.C., 1999.A.C., 1999.A.C., 1999.A.C., 1999, Geochemical andMicropaleontological Characterization of Lacustrine and Marine Hypersaline Evironments from BrazilianSedimentary Basins, in Katz. B.J, and Pratt, L.M., eds., Source Rocks in a Sequence Stratigraphic Framework,Volume 37, AAPG Studies in Geology, p. 17.
Mello, M.R., y Maxwell, J.R., 1990Mello, M.R., y Maxwell, J.R., 1990Mello, M.R., y Maxwell, J.R., 1990Mello, M.R., y Maxwell, J.R., 1990Mello, M.R., y Maxwell, J.R., 1990, Organic geochemical and biological marker characterization of sourcerocks and oils derived from lacustrine environments in the Brazilian continental margin, in Katz, J.B., ed.,Lacustrine Basin Exploration- Case Studies and Modern Analogs, Volume Memoir 50, American Associationof Petroleum Geologists, 77-98.
Meyers, PMeyers, PMeyers, PMeyers, PMeyers, P.A., 1997.A., 1997.A., 1997.A., 1997.A., 1997, Organic geochemical proxies of paleoceanographic, paleolimnologic, and paleoclimaticprocesses: Organic Geochemistry, v. 27, p. 213-250.
— 2003— 2003— 2003— 2003— 2003, Applications of organic geochemistry to paleolimnological reconstructions: a summary of examplesfrom the Laurentian Great Lakes: Organic Geochemistry, v. 34, p. 261-289.
Meyers, PMeyers, PMeyers, PMeyers, PMeyers, P.A., y Ishiwatari, R., 1993.A., y Ishiwatari, R., 1993.A., y Ishiwatari, R., 1993.A., y Ishiwatari, R., 1993.A., y Ishiwatari, R., 1993, Lacustrine organic geochemistry-an overview of indicators of organicmatter sources and diagenesis in lake sediments: Organic Geochemistry, v. 20, p. 867-900.
PPPPPedersen, Tedersen, Tedersen, Tedersen, Tedersen, T.F.F.F.F.F., y Calvert, S.E., 1990., y Calvert, S.E., 1990., y Calvert, S.E., 1990., y Calvert, S.E., 1990., y Calvert, S.E., 1990, Anoxia vs. Productivity: What controls the formation of organic-carbo-rich sediments and sedimentary rocks?: American Association of Petroleum Geologists Bulletin, v. 74,p. 454-466.
PPPPPetersen, H.I., Tetersen, H.I., Tetersen, H.I., Tetersen, H.I., Tetersen, H.I., Tru, Vru, Vru, Vru, Vru, V., Nielsel, L.H., Duc, N.A., and Nytof., Nielsel, L.H., Duc, N.A., and Nytof., Nielsel, L.H., Duc, N.A., and Nytof., Nielsel, L.H., Duc, N.A., and Nytof., Nielsel, L.H., Duc, N.A., and Nytoft, H.Pt, H.Pt, H.Pt, H.Pt, H.P., 2005., 2005., 2005., 2005., 2005, Source rock properties of lacustrinemudstones and coals (Oligocene Dong Ho Formation), onshore Song Hong Basin, Northern Vietnam: Journalof Petroleum Geology, v. 28, p. 19-38.
Smith, M.A., 1990Smith, M.A., 1990Smith, M.A., 1990Smith, M.A., 1990Smith, M.A., 1990, Lacustrine Oil Shale in the Geologic Record, in Katz, B.J., ed., Lacustrine Basin Exploration- Case Studies and Modern Analogs, Volume Memoir 50, AAPG.
TTTTTalbot, M.R., 1988albot, M.R., 1988albot, M.R., 1988albot, M.R., 1988albot, M.R., 1988, The origins of lacustrine oil source rocks: evidence from lakes of tropical Africa, in Kelts,A.J., and Talbot, M.R., eds., Lacustrine petroleum source rocks, Geol. Soc. London Spec. Publ., 40, p. 29–43.Tissot, B.P., and Welte, D.H., 1984, Petroleum formation and occurrence, Berlin, Springer-Verlag, 699 p.
Wüst, R.A.J., y Bustin, R.M., 2005Wüst, R.A.J., y Bustin, R.M., 2005Wüst, R.A.J., y Bustin, R.M., 2005Wüst, R.A.J., y Bustin, R.M., 2005Wüst, R.A.J., y Bustin, R.M., 2005, Kerogen, in Middleton, G.V., Church, M.J., Coniglio, M., Hardie, L.A.,and Longstaffe, F.J., eds., Encyclopedia of Sediments and Sedimentary Rocks Kluwer Academic Publishers, p.400-403.
32
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
HISTORIA de laGEOFÍSICA MINERA
en México (Parte 1/2)
Una retrospectiva desde el punto de vista
del Servicio Geológico Mexicano
Israel Hernández Pérez1 y César E. Álam Hernández1
1Servicio Geológico Mexicano / Blvd. Felipe Ángeles Km 93.50-4,
Venta Prieta. Pachuca, Hgo. México. C.P. 42080
E-mail: [email protected], [email protected]
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
33
La geofísica que se utiliza en los diferentes campos de la exploración e investigación y haevolucionado conforme a los avances tecnológicos, por lo que los instrumentos son cada
vez más precisos, veloces y versátiles para la adquisición de datos, el desarrollo de software yhardware permite manejar gran cantidad de datos, y realizar el procesamiento y modelado entiempo cada vez menor.
En este trabajo se hace una reseña de los programas de geofísica en la exploración minera ylos equipos utilizados en México a través del tiempo. La principal fuente de información esel acervo de informes técnicos con que cuenta el Servicio Geológico Mexicano desde susorígenes como Comité Directivo para la Investigación de los Recursos Minerales de Méxicohasta la fecha, por lo tanto el marco de referencia para la evolución de la geofísica mineraen México ha sido el Servicio Geológico Mexicano con sus diferentes nombres; debido aque ha marcado la pauta en los cambios paralelamente con las compañías mineras particularesque aunque con recursos más limitados han seguido la inercia de esos cambios.
Finalmente se marcan las tendencias en la nueva generación de equipos ytecnologías geofísicas mineras.
Resumen
34
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
Los primeros
trabajos
geofísicos mineros
Antes de entrar en materia, es convenienteseñalar que parte de este texto se basa en laconsulta de los informes contenidos en elarchivo técnico del Servicio GeológicoMexicano, por lo que es relevante mostraruna gráfica de la evolución que ha tenido elorganismo a través de los años para unamejor ubicación temporal de los acon-tecimientos, y así poder utilizar el nombrecorrecto de la institución respecto al año quese está describiendo (Figura 1).
La aplicación de los métodos geofísicos enla exploración minera en México, inicia afinales de la Segunda Guerra Mundialcuando se firman acuerdos entre EstadosUnidos y México. El azufre era el principalobjetivo de exploración. En ese entoncessu producción estaba paralizada, y Méxicose veía en la necesidad de importarlo, apesar del conocimiento de importantesdepósitos de este elemento.
Como se hace mención en el trabajo deLuis de la Peña Porth (1957) “Aúncuando la existencia de grandes depósitosde azufre era conocida desde hacebastante tiempo en los domos salinos delIstmo, no fue sino hasta los años 1945 ó1946 cuando se inició una exploraciónsistemática en éstos y no fue sino hasta1951 cuando se iniciaron explotacionesa gran escala”.
Debido al desconocimiento que existíasobre la importancia de estos depósitos elgobierno otorgó concesiones sobre algunosde ellos, en términos desfavorables para elpaís, anexando posteriormente al patri-monio de la Comisión de Fomento Minerola mayor parte del área en la que se suponíaexistían posibilidades de encontrar zonasproductoras. La importancia de estaindustria y el desconocimiento existentesobre las posibilidades y reservas en granparte del área considerada como patrimoniode la Comisión de Fomento Minero, hizoque el Gobierno Federal tuviera gran
FIGURA 1.Cronograma de laevolución del ServicioGeológico Mexicano
Introducción
La minería es una actividad económica que ha estado presenteen el desarrollo histórico de México desde tiempos prehispánicos.La riqueza que conlleva ha servido como detonante para lainfraestructura, y la mejora en los servicios de poblacionesanteriormente aisladas. Como parte inherente de su evolución,se han perfeccionado las técnicas de exploración de todo tipo derecursos minerales.
La presente retrospectiva histórica, está enfocada a describir laevolución de algunas técnicas de exploración mineral cuyaaplicación permite efectuar trabajos que anteriormente seconsideraban imposibles de realizar. En particular el avance entecnología ha permitido que, por medio de las computadoras, serealicen procesos matemáticos que de otra forma seríanextenuantes y excesivamente tardados. Así mismo los programasson cada vez más especializados, y simplifican notablemente eltrabajo, realizado, lo que permite tener resultados prácticamenteel mismo día en que se lleva a cabo el estudio.
Es importante aclarar que en muchos casos no existen registrosde las primeras aplicaciones en minería de estudios deprospección geofísica en México, ya sea que fueron realizadospor compañías nacionales o extranjeras que no publican susestudios por considerarlos estratégicos, o simplemente seperdieron en el tiempo. Sin embargo, en la medida de lo posible,se documentan los primeros trabajos de exploración en los quealgunos métodos geofísicos se aplicaban básicamente comopruebas, dependiendo del objetivo a alcanzar. Se debe tomaren cuenta, también, que algunos de los primeros trabajos degeofísica se realizaron con fines petroleros, lo que se considerófuera de los propósitos de este texto.
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
35
interés en este problema y turnara suestudio al entonces Consejo de RecursosNaturales No Renovables.
Fue en este contexto donde da inicio laaplicación de métodos geofísicos en laexploración por azufre, principalmente lagravimetría y la sismología, según reportesde Guiza F. R., 1951, que dan cuenta decontratos con compañías norteamericanas,como la Texas Gulf Sulphur Company, queinformaba de sus avances a la Comisiónde Fomento Minero en los años de 1950y 1951 (figura 2). Desafortunadamenteno hacen referencia ni al equipo utilizadoni a la metodología para el procesamientoe interpretación.
En este mismo contexto, resulta de interéstambién el discurso que hace en 1964 elIng. Salvador Peña Slane, en ese entoncessubsecretario de Recursos No Renovables,referente a los trabajos de geofísica en laprospección por azufre, “… aunque primi-tivamente lo descubrieron las empresaspetroleras en sus perforaciones en buscadel hidrocarburo, el verdadero desarrollode nuestra industria azufrera se debe engran parte a las técnicas geofísicas, y a lafecha la búsqueda de nuevos yacimientosde azufre que se efectúan en México vaprecedida de procedimientos geofísicos”(CRNNR, 1964).
De tal relevancia resultaron los trabajos deexploración y explotación del azufre, algrado de que México llegó a ser el segundoproductor mundial, y en 1964 exportó casidos millones de toneladas. La mayor parteprovenía del Istmo de Tehuantepec, de SanLuis Potosí y lo que se recuperaba de lasrefinerías de PEMEX (Staples A., 1999).
Si bien la gravimetría en México tuvo susprimeras aplicaciones en la exploración porazufre, también sirvió de apoyo a otrosestudios con métodos geofísicos. Tal es el
FIGURA 2.- Plano del levantamiento gravimétrico realizadoen la investigación de azufre, elaborado en 1950
por la compañía Texas Gulf Sulphur Companypara la Comisión de Fomento Minero.
FIGURA 3.- Gravímetro modelo Canadian utilizadoampliamente en México en la exploración mineraa partir de los años 60.
36
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
caso del levantamiento gravimétrico ymagnetométrico complementario delyacimiento de fierro Peña Colorada,Colima, (Estrada Barraza S., PinedaRamírez A., 1964), en donde se utilizó ungravímetro Canadian de la marca Shape(Figura 3).
Para el año de 1945 ya se había demos-trado el potencial energético de loselementos radioactivos y algunas personasse interesaron en investigar la posibleexistencia de estos minerales, tal es el casodel Ing. Alfonso Martínez Bergés quién en1950 envió una carta al entonces presi-dente de la Republica Miguel Alemánsolicitando la concesión de mineralesradioactivos que el había muestreado yrealizado pruebas con un contador geigermuller en el estado de Oaxaca (GonzálezReyna J., 1952).
A pesar de que el área a la que se refería elIng. Martínez no resultó de interéseconómico, este tipo de pruebas fue unade las primeras aplicaciones del métodoradiométrico y en su momento se generóuna campaña de exploración por mineralesradioactivos tanto en Oaxaca como enChihuahua y Sonora (Martínez BermúdezJ., López Ávila J., 1955; Antunez Eche-garay F., 1954; López Ávila J., MartínezBermúdez J., 1957; figura 4).
Si bien en sus inicios la radiometría se empleó para la detecciónde minerales radioactivos, en la década de los 70, no sólo el equipogeofísico había cambiado (ya se utilizaban espectrómetros derayos gamma), sino también se había diversificado la aplicaciónde los estudios, tal es el caso del levantamiento de aero-radiometría realizado en el estado de Baja California Sur, comoparte de un contrato celebrado entre el Consejo de RecursosMinerales y la Compañía Roca Fosfórica Mexicana, con el objetivode localizar nuevos yacimientos de roca fosfórica.
Este estudio resulta de particular interés debido a que no se tienenregistros previos de un trabajo en nuestro país con estascaracterísticas, ya que se utilizó un espectrómetro de cuatrocanales GAM-2 de la marca Scintrex y dos detectores de iodurode sodio (226 pulgadas cúbicas) realizando el vuelo a 15 m dealtura (Ochoa Con`y A., 1978).
Como es natural, iniciar una nueva metodología de exploraciónresultaba difícil, porque en algunos casos no había equipo geofísicollo que dificultaba aún más su posible aplicación. Esta situación sepone de manifiesto en un informe preliminar de exploración porfierro realizado en 1949, en donde se recomienda la aplicación demétodos geofísicos “… únicamente en el caso de que todo el equiponecesario se pueda conseguir sin costo en alguna de lasdependencias oficiales” (Mapes Vázquez E., 1949).
Casi una década después, el interés que despertó la aplicación delos métodos geofísicos aplicados a la prospección minerapresentaba otro panorama, como se muestra en la siguiente cita:“… con motivo del creciente interés que ha ido adquiriendo laexploración minera en los últimos años, se ha visto la necesidadde emplear las técnicas más modernas de exploración, como loson las geofísicas, para investigar los yacimientos del país. Noobstante la importancia que tiene la geofísica aplicada en otraspartes del mundo, aún no ha sido generalmente aceptada ennuestro medio minero, debido indudablemente, a que todavíano han palpado los resultados prácticos y el beneficio económicoque reporta su utilización específicamente en los yacimientosminerales localizados dentro de la república. Es por esto en parte,que los primeros trabajos de geofísica aplicada que realiza elConsejo de Recursos No Renovables están encaminados ademostrar la aplicabilidad de estos métodos en la investigaciónde los yacimientos del país, más bien que a resolver problemasespecíficos de exploración de algún mineral metálico o nometálico…” (Martínez Bermúdez J., Serna Vigueras R., 1958).
Y, efectivamente, aunque de inicio, sólo se buscó demostrar suaplicabilidad (Acosta del Campo C., Martínez Bermúdez J.,1955), muy pronto los métodos geofísicos se convirtieron enverdaderas herramientas de exploración, como se demostró enlas áreas siguientes:
FIGURA 4.- Aplicacióndel cintilómetro en la
exploración por mineralesradioactivos en una cata
en la Formación Barranca,estado de Sonora.
Año de 1957.
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
37
La Perla, ChihuahuaEn su tiempo, La Perla fue uno de los dos principales productoresde mineral de fierro que abastecieron a la industria siderúrgicanacional ya que hasta 1956 el yacimiento del Cerro de Mercadoprácticamente era el único abastecedor del mercado interno(Pérez Martínez J., 1962).
Los trabajos de exploración anteriores a 1952 fueron a basede obras mineras convencionales como catas, zanjas y algunoscruceros y frentes que se dieron para apreciar la persistencia aprofundidad de los cuerpos. Con base en estas obras, en unreconocimiento magnético y de estudios geológicos desuperficie, se proyectó una campaña de exploración directa conbarrenos de diamante que se llevó a cabo de enero a diciembrede 1952.
Posteriormente, el Consejo de Recursos Naturales NoRenovables, durante los años 1959 a 1961, efectuó estudiosgeológicos-geofísicos muy amplios en la región usandométodos que incluyeron la aplicación e interpretación demagnetometría terrestre. Los resultados obtenidos en eldepósito La Perla, indicaron la extensión del cuerpomineralizado hacia el Sur, habiéndose localizado medianteexploración magnetométrica y posteriormente confirmadocon barrenación (García Calderón J., 1962).
Las Truchas, MichoacánEn el año de 1952 el INIRM (Instituto Nacional para laInvestigación de los Recursos Minerales) en cooperación con la
Comisión de Tepalcatepec, desarrolló unprograma de exploración en el cual no seincluyó la geofísica, debido a necesidadesrelacionadas con el objetivo por alcanzarse,esto es, cubicar a la mayor brevedadposible cierta cantidad de mineral quesirviera de base para promover la explo-tación de los yacimientos. Este estudioestuvo constituido en su parte medular porun levantamiento geológico superficial y39 perforaciones de diamante, con estostrabajos se llegó a la cuantificación devarias decenas de millones de toneladasde mineral.
Aunque en el programa antes mencionadono se realizaron trabajos geofísicos, porquese consideró que únicamente se propor-cionaban datos generales acerca de laextensión del mineral, pero no de sucalidad, de todos modos se tuvo lanecesidad de aplicarlos posteriormentepara no dejar pasar desapercibida laverdadera potencialidad de la zona. Es poreso que el CRNNR desarrolló, en 1960, unprograma de exploración geofísica auspiciadopor la Comisión de Tepalcatepec, cuyosobjetivos fueron:
a) descubrir nuevos yacimientosocultos o llegar a la conclusión razona-
Figura 5.-Izquierda:Magnetómetro vertical
tipo Schmidt marcaAskania utilizado en
1955. Derechamagnetómetro de torsión
Askania modelo Gfzutilizado en 1960.
38
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
blemente fundamentada de que no existen en la zona;b) tener un mejor conocimiento de los yacimientos yaexplorados, sobre todo en lo referente a su extensión en elsubsuelo; y
c) proyectar futuras exploraciones tendientes a incrementarlas reservas de mineral de fierro cubicadas con anterioridaden la zona.
El programa completo de exploración geofísica comprendía laejecución de levantamiento de reconocimiento, de semidetalle ydetalle, además de la experimentación de otros métodos,principalmente eléctricos, en busca de datos adicionales quefaciliten el análisis del levantamiento magnetométrico (CarbonellCórdova M., Hernández Contreras A., 1961).
El área a cubrirse con el reconocimiento magnetométrico seescogió tomando en cuenta la distribución de todos los conjuntosde afloramientos de fierro conocidos, de tal manera que fuerancubiertas las zonas intermedias entre ellos, buscando su posiblecontinuidad. Con este fin se levantaron 125 km repartidos enlíneas paralelas orientadas norte-sur y distantes 500 m, y líneascortas E-W, todas ellas con estaciones cada 100 m, el
FIGURA 6. Seccióngeológico – geofísica
del levantamientomagnetométrico de la
zona ferrífera de LasTruchas, Mich.,
realizado en 1960.
FIGURA 7.- Aeronave Beechcraft AT-11acondicionada para estudiosde magnetometría aérea a principios delos años 60. Nótese el sensor magnéticoen la parte inferior central del avión.
levantamiento magnetométrico de semi-detalle se efectuó en líneas orientadasEste-Oeste a intervalos de 100 a 200 m,con estaciones de 25 y 50 m. Con estetipo de levantamientos se cubrieronaquellas áreas que se consideraron las másimportantes por sus manifestaciones en lasuperficie, con el objeto de definir lacontinuidad en el subsuelo de la minerali-zación de fierro. El equipo empleado en eltrabajo terrestre fue un magnetómetro detorsión Askania Modelo Gfz (figura 5).
El resultado de los trabajos fue altamentesatisfactorio puesto que no solamente seencontraron nuevas evidencias de mine-ralización, sino que, además, se comprobóque en los yacimientos estudiados por elINIRM existían porciones mineralizadasque pasaron desapercibidas por falta deevidencias geológicas en superficie(figura 6).
Estos trabajos sirvieron como antecedentea un programa mucho más ambicioso deexploración, y que dieron la pauta al uso dela técnica que en otros países ya se aplicabacon gran éxito: la magnetometría aérea.
No se cuenta con una fecha precisa sobrelos primeros vuelos de geofísica aérea enMéxico, particularmente de magneto-metría aplicada a la exploración minera,pero muy probablemente ocurrió aprincipios de los años 60. Y los llevó acabo la Compañía Minera Las EncinasS.A., que realizó el primer estudio de estetipo, mediante un contrato de servicioscon la firma Aero-Service Co. de Filadelfia,para cubrir un área de 55 x 55 km en lascercanías del poblado de Pihuamo, estadode Jalisco. El equipo empleado fue unmagnetómetro Gulf Modelo III, unacámara Aeropath de 35 mm y un radaraltímetro APN-1, todo esto montado enuna aeronave Beechcraft AT-11 (LabartheHernández G., 1963; Figura 7).
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
39
FIGURA 8.- Ubicación de laszonas para estudio del Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo iniciado en 1962.
FIGURA 9.-El avión Scottish AviationTwin Pioneer fue la primera
aeronave destinada para realizarestudios aerogeofísicos en el CRNNR.
Esta aeronave se empleódesde 1962 hasta 1974.
FIGURA 10.- Magnetómetroaéreo analógico Gulf Mark IIIutilizado durante los iniciosde la magnetometría aéreadel CRNNR. Año de 1962.
Por otra parte, la necesidad de activar laindustria, llevó al gobierno de nuestro paísa solicitar en 1961, asistencia técnica en laexploración de depósitos ferrosos y desdeJulio de 1962 hasta Julio de 1967, elgobierno mexicano representado por elConsejo de Recursos Naturales No Renova-bles, con la ayuda de las Naciones Unidas através del PNUD (Programa de las NacionesUnidas para el Desarrollo), llevó a cabo unprograma de reconocimiento de los yaci-mientos minerales metálicos en México, ennueve zonas seleccionadas (Figura 8).
En un principio, el propósito principal delreconocimiento era el de buscar mineralesferrosos, pero en 1963 el objetivo fueampliado para abarcar otros mineralesmetálicos, especialmente el cobre. Otro finperseguido por el proyecto era el deentrenar al personal mexicano en losprocedimientos modernos de exploración ydesarrollo que incluyeron geofísica aérea yterrestre, prospección geoquímica, foto-geología y la perforación. La instrucciónfue complementada con becas deentrenamiento en el exterior para algunosgeólogos mexicanos (PNUD, 1969).
Para este proyecto la ONU donó un aviónbimotor Twin Pioneer construido por
40
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
Los datos eran configurados en mapas decontornos a escala 1:50,000 y posterior-mente digitalizados. Con este procedimientose generaron cerca de 360,000 km linealesde datos digitalizados (NAMAG, 2002;Figura 12).Como resultado de los trabajosde exploración realizados en el proyecto,particularmente en la Zona 4, se logró quelos nuevos cálculos de reservas mostraranun aumento de aproximadamente 34millones de toneladas de fierro en el áreade Las Truchas (PNUD, 1969).
Al igual que con los métodos geofísicosanteriormente descritos, en lo querespecta a los métodos eléctricos yelectromagnéticos no existen datosconcluyentes del inicio de su aplicación,por lo que muchos de estos trabajosdebieron ser aplicados por compañíasnorteamericanas en e l caso de laexploración de empresas mineras delsector privado.
La referencia mas antigua a la que se tuvoacceso, corresponde a un trabajo que dataaparentemente de 1936, y es el resultadode un contrato entre la Compañía MineraPeñoles y la Combined GeophysicalMethods Inc. (Kelly Sherwin F., 1936 ?)para la exploración de una mina en elestado de Guerrero, con los métodos depotencial natural y resistividad.Desafortunadamente se trata de unreporte muy escueto en el que no seespecifica el tipo de equipo empleado.
Los registros del SGM respecto aexploración con métodos eléctricos,prácticamente son contemporáneos conla exploración magnética, aplicándosepara estudios de resistividad en el añode 1955 (Figuras 13 y 14).
FIGURA 11.- Procesamiento analógicode datos aeromagnetométricos realizadopor el CRNNR (y posteriormente por elCRM) desde 1962 hasta 1994
Scottish Aviation (Figura 9). Este avión había sido empleadocon anterioridad en trabajos de reconocimiento aéreo, y estabaequipado con una cámara fotográfica Aeropath AS-5 de 35mmde película continua; un cintilómetro nuclear Enterprice MarkIV, modelo 321PL; un radioaltímetro RT7/APN-1; un magnetó-metro Gulf Mark III (Figura 10) y grabadores necesarios parahacer registros permanentes de la información recolectada.
El procesamiento de los datos era tarea ardua que tenía querealizarse entre varias personas, pues durante el vueloaeromagnético, el navegante marcaba sobre fotografías aéreaspuntos de control y éstos tenían que coincidir con la película delocalización, el registro magnetométrico y el registro altimétrico,para obtener por línea de vuelo su registro magnético. Elposicionamiento de la respuesta magnética estaba en funciónde la habilidad del navegante, así como de la calidad de la películay del fotomosaico y como es de suponer, en algunos casos existíandesplazamientos en las anomalías detectadas. Todo esteprocedimiento se ilustra en la Figura 11.
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
41
Uno de los métodos geofísicos másutilizados en la exploración minera es elde Polarización Inducida (PI), en combi-nación con la resistividad. La primera vezque se aplicó este método en México datadel año de 1963 (Enciso de la Vega S.,1993), si bien no se especifica el proyecto,ni el equipo, muy probablemente se tratede las primeras pruebas realizadas con elequipo donado por las Naciones Unidas,un IPV-MK5L y un IPV-MK5 marca Seigel,que fueron utilizados en la porción nortede nuestro país, en la denominada zona 9,principalmente para la prospección porcobre (Beutelspacher Sandoval R., AguileraSchaufelberger E., 1964).
Posteriormente, a mediados de la décadade los años 70 los equipos de PI sesimplificaron bastante y uno de ellos en
particular, el IPR-8 se ganó la confianza para su empleo en lostrabajos de exploración, por lo que se utilizó durante prácticamentedos décadas, haciendo mancuerna con los transmisores de la serieIPC-7, ambos de la marca Scintrex (figura 15).
En lo que se refiere al inicio de los métodos electromagnéticos, apesar de existir referencias respecto al empleo de esta técnicadesde los años 60 (Velasco Hernández J., 1975), no es clara suaplicación ni se establece el equipo utilizado. No es sino hasta ladécada de los 70 cuando se empezó a trabajar el electromagnéticoTuram para localizar cuerpos tabulares con sulfuros (AguileraSchaufelberger E., 1972). El equipo era de la marca Scintrex,modelo SE-71, que constaba de un motor generador, unconvertidor de frecuencia, dos bobinas receptoras de puente nuloy audífonos, así como el equipo auxiliar necesario para lacomunicación. La aplicación de Turam duró cerca de una décaday media en el Consejo de Recursos Minerales.
Debido a la necesidad generada para alimentar la industriasiderúrgica, la industria minero metalúrgica y para las plantas
FIGURA 12. Los primeros mapasde la respuesta aeromagnéticase configuraban a mano
FIGURA 13.-Equipo de resistividadGish - Rooney empleado desdemediados de los años 50.
42
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
Figura 14.-Detalle delequipo eléctrico en eldominio del tiempo.
FIGURA 15.-Izquierda: receptor IPR-8.Derecha: transmisor IPC-7 de 2.5 kW.Ambos de la marca Scintrex,ampliamente utilizados en los años 80.
FIGURA 16.- Regionescarboníferas (1976)
A b r i l 2 0 0 9
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o
43
carboeléctricas y considerando los pronós-ticos de consumo para finalizar el siglo, secrea el Programa Nacional del Carbón.
Petróleos Mexicanos, la Comisión Federalde Electricidad y el entonces Consejo deRecursos Minerales, iniciaron, en marzo de1976, dicho programa, que contemplabala exploración evaluativa e integral de lasreservas en las subcuencas carboníferasconocidas, pero aún no cuantificadas enesa época, en el estado de Coahuila.Además, se exploraría en busca de nuevascuencas en 18 estados de la república, endonde se tenía evidencia de mantoscarboníferos (Figura 16), y se evaluaríancuantitativamente los depósitos de carbónen los estados de Sonora y Oaxaca (SalasGuerra G., 1980).
El Consejo comenzó reestudiando yclasificando todo el material disponiblesobre la geografía del carbón en laRepública Mexicana, decidiendo actuaren dos direcciones, por un lado seconcentraron los esfuerzos de modosistemático, allí donde el potencial habíasido reconocido anteriormente y ahoradefinitivamente se trataría de cubicarreservas. Por otro lado, se realizaronreconocimientos regionales y programasde visitas sobre áreas puntuales, conocurrencias documentadas, para deter-minar cuantitativamente sus posibilidades(Flores Galicia E. 1983).
Dentro de este programa se vio la posibilidad de aplicar registrosde pozos del tipo de densidad, rayos gamma y resistividad parapoder así determinar la profundidad y el espesor de las zonascarbonosas con mayor certidumbre, y también poder evaluar laspérdidas en cuanto a la recuperación de núcleos se refiere, ademásde prestar una valiosa ayuda en problemas de correlaciónestratigráfica. Tal es el caso de los estudios geofísicos realizadosen Sonora, en el área de afloramientos de la Formación Barranca.El equipo utilizado en 1979 fue de la marca Gearhart – Owen, unmodelo Widco 1200 (Ramírez Leines F., 1979). Un ejemplo de losregistros obtenidos con este equipo se muestra en la Figura 17.
EL CAMBIO A EQUIPOS DIGITALES
Y EL DESARROLLO DE SOFTWAREHasta la década de los 80 y parte de los 90, los equipos geofísicosdestinados a la exploración por depósitos minerales y otras ramascon menor demanda como la geohidrología de agua subterránea,la geotermia y la ingeniería civil, proporcionaban informaciónanalógica que no era posible de trabajar directamente en unacomputadora o respaldarse en memoria.
FIGURA 17. Registro obtenido con lassondas de resistividad (verde), rayos gamma(rojo) y densidad (morado) en los trabajosde registro de pozos en 1979.
FIGURA 18. Arriba: Receptor digitalIPR-10A. AbajoTransmisordigital TSQ-4, ambos fabricadospor la compañía Scintrex enlos años 80 y 90.Actualmente descontinuados.
44
Se
rvic
io G
eo
lóg
ico
Me
xic
an
o A
b r
i l
2
0 0
9
Si bien los cambios en la tecnología se dan continuamente, porlo general se trata de ajustes para mejorar una tecnología yaimplantada, por tal motivo resulta de particular relevancia elcambio que se dio al pasar de la etapa analógica a la digital. Comouna muestra de los equipos que evolucionaron a la etapa digitalse encuentran el receptor IPR -10 y el transmisor TSQ-4 de lamarca Scintrex de la serie IPR, y el Gravímetro Lacoste and Rombergmodelo G (figuras 18 y 19).
El cambio a la etapa digital no sólo facilitó la toma de datos enlos equipos, sino que permitió un procesamiento mas rápido yun almacenamiento de la información más eficiente, reduciendoen gran medida los costos y el tiempo que representaba un grannúmero de personas involucradas en la captura y digitalizaciónde la información analógica.
Desde el inicio de la era digital, el desarrollo que han experimentadoen los últimos años los programas especializados para eltratamiento de datos geofísicos, es realmente espectacular. Unsoftware utilizado en el Consejo de Recursos Minerales en el iniciode la etapa digital para el procesado de la informaciónaeromagnética, fue el Terratools de la compañía Terrasense. El
FIGURA 19. Gravímetro Lacosteand Romberg modelo G-486actualizado a Aliod 10 digital.Este tipo de equipos a pesar deque se construyeron a principiode los años 80, por su gran calidadse encuentran vigentes hoy en día.
FIGURA 20.- Ejemplo de una base dedatos magnetométricos en el softwareOasis Montaj de Geosoft, conteniendoinformación aeromagnética actual.
programa trabajaba en ambiente Unix, yse empleó desde 1994 hasta 1998, añoen que se empezó a utilizar el softwareOasis Montaj de la compañía Geosoft,también en ambiente Unix, pero con laventaja de visualizar los mapas en coloresy no sólo en contornos, además de ser maseficiente para el manejo de los datos.
A partir de 1999 se actualiza el softwarea una versión que permitía trabajar enambiente Windows, lo cual fue una granventaja al poder utilizar equipos máseconómicos y más “amigables”. La aplica-ción de este software especializado,permitió el manejo de grandes bases dedatos (Figura 20), un amplio control parael grillado de los datos, así como el manejode rejillas, permitiendo la aplicación defiltrados en 1 y 2 dimensiones, así comolas correcciones necesarias previas alprocesado.
