UNIVERSIDAD DE PINAR DEL RÍO “HERMANOS SAÍZ MONTES DE … metalifero... · de los metales pesados así como, el grado de contaminación, formas de migración y posible extensión

UNIVERSIDAD DE PINAR DEL RÍO “HERMANOS SAÍZ MONTES DE OCA”

FACULTAD DE GEOLOGÍA Y MECÁNICA

DEPARTAMENTO DE GEOLOGÍA

TRABAJO DE DIPLOMA

Título: Análisis del comportamiento de los metales pesados en el campo metalífero Matahambre.

Autor: Yandy Sánchez Roig.

Tutores: Msc. Ramón Guillermo Pérez Vásquez. Dr. José Quintín Cuador Gil.

Pinar del Río, 2009

Trabajo de Diploma Los metales pesados en Matahambre

ii

La presente investigación estuvo encaminada a determinar el comportamiento

de los metales pesados así como, el grado de contaminación, formas de

migración y posible extensión de los mismos en las áreas aledañas al campo

metalífero Matahambre.

Para ello se contó con una serie de datos recolectados en gran medida por

medio de un trabajo de campo realizado entre el 30 de marzo y el 10 de abril

de 2007, en esta etapa las muestras fueron tomadas en su totalidad sobre la

presa de cola del yacimiento Matahambre. Por otra parte, la restante

información que se utilizó fue tomada de un trabajo realizado en el año 1997

sobre la zona de oxidación al cierre de la mina por la Empresa Geominera de

Pinar del Río. Se hicieron análisis químicos especiales como microanálisis por

Microsonda Electrónica de Barrido (MEB-EDS), Difracción de Rayos X (DRX), Espectrometría de Emisión Óptica con Plasma Acoplado Inductivamente y

Espectrometría de Masa con Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-AES), los

resultados de estos muestreos unidos a los parámetros que se pudieron medir

en el campo (conductividad eléctrica CE, pH, sólidos totales disueltos TDS,

etc), permitieron confeccionar una serie de tablas y mapas que se reportan a

todo lo largo del trabajo y que incluyen en gran medida los resultados

propuestos, como la determinación de los metales pesados que existen en el

área, el grado de contaminación, las formas de migración, etc. En cuanto a la

extensión no fue posible emitir un criterio pues las muestras tomadas fueron

insuficientes para dar una respuesta convincente ya que con el área que se

muestreó no se alcanzó definir esta tarea.

Resumen


iii

The present investigation was guided to determine the behavior of the heavy

metals as well as, the degree of contamination, the migration forms and

possible extension of the same ones in the areas around the Matahambre

metal-bearing field.

For this a series of data gathered in great measure by means of a field work

carried out between March 30 and 10th of April 2007, in this stage the samples

were taken in their entirety on the prey of line of deposit Matahambre. On the

other hand, the remaining information with which worked was taken from a

work carried out in the year 1997 on the area of oxidation to the closing of the

mine for the Company Geominera of Pinar del Río. Special chemical analysis

was made as microanalysis by Electronic Microsonda of Sweeping (MEB-

EDS), Diffraction of X Rays (DRX), Spectrometry of Optic Emission with

Plasma Coupled Inductively and Spectrometry of Mass with Plasma Coupled

Inductively (ICP-AES), the results of these samplings together with the

parameters that could be measured in the field (electric conductivity CE, pH,

dissolved total solids TDS, etc), allowed to make a series of charts and maps

that report through the work and that include in great measure the proposed

results, as the determination of the heavy metals that exist in the area, the

degree of contamination, the migration forms, etc. As for the extension it was

not possible to emit a criterion as samples taken were insufficient to give a

convincing answer since with the sampling area it was not reached to define

this task.

Abstract


iv

Índice

Resumen_____________________________________________________________ ii

Abstract _____________________________________________________________ iii

Introducción: _________________________________________________________ 1

CAPÍTULO I: Antecedentes del tema _____________________________________ 7 I.1. Situación de la Minería y su impacto ambiental a nivel mundial.________________ 7 I.2. Situación de la minería y su impacto ambiental en Cuba ______________________ 9 I.3. La Minería y el medio Ambiente en la Provincia de Pinar del Río______________ 12

CAPÍTULO II: Características físico geográficas y económicas de la región. ____ 15 II.1. Ubicación Geográfica.__________________________________________________ 15 II.2. Relieve. ______________________________________________________________ 17 II.3. Clima. _______________________________________________________________ 18 II.4. Hidrografía. __________________________________________________________ 18

II.4.1.Hidrografía superficial. _____________________________________________________18 II.4.2.Hidrografía subterránea._____________________________________________________18

II.5. Actividad Socio - Económica. ___________________________________________ 20 II.6. Vegetación.___________________________________________________________ 20 II.7. Fauna._______________________________________________________________ 21

CAPÍTULO III: Geología regional y del área de estudio. ____________________ 23 III.1. Estratigrafía. ________________________________________________________ 23 III.2. Tectónica. ___________________________________________________________ 26 III.3. Geomorfología. ______________________________________________________ 28 III.4. Recursos minerales.___________________________________________________ 29 III.5. Estructura Geológica del yacimiento Matahambre ________________________ 29

III.5.1.Características generales del yacimiento Matahambre. ____________________________30 III.5.2. Composición y estructura de las rocas encajantes.________________________________31 III.5.3. Condiciones geomorfológicas del Sector. ______________________________________32 III.5.4. Condiciones hidrogeológicas. _______________________________________________33 III.5.6. Complejo Acuífero de la Formación San Cayetano y Miembro Castellanos. ___________33 III.5.7. Características de la zona de oxidación.________________________________________34

CAPÍTULO IV: Metodología de los trabajos realizados _____________________ 35 IV.1. Revisión Bibliográfica. ________________________________________________ 35 IV.2. Trabajo de campo.____________________________________________________ 36

IV.2.1. Muestreo y tipos de muestreo realizados sobre la presa de cola (año 2007).____________37 IV.2.2. Muestreo y tipos de muestreo realizados en la zona de oxidación (año 1997). __________39

IV.3. Trabajo de laboratorio.________________________________________________ 40 IV.3.1. Análisis de laboratorio para las muestras de zona de oxidación (año 1997).____________40 IV.3.2. Análisis de laboratorio para las muestras de la presa de cola (año 2007). _____________40

IV.4. Trabajo de gabinete. __________________________________________________ 42 IV.4.1. Análisis estadístico elemental y multivariado.___________________________________42 IV4.2. .Confección de los mapas. __________________________________________________43

CAPÍTULO V: Análisis y discusión de los resultados. _______________________ 44


v

V.1. Metales pesados que aparecen en el área de estudio _________________________ 44 V.2. Mapas de representación de los datos_____________________________________ 45 V.3. Factores que provocan la migración de los metales pesados. __________________ 47

V.3.1. Evaluación del potencial natural de neutralización. _______________________________49 V.4. Formas de incorporación de los metales pesados desde sus fuentes potenciales, a los diferentes medios en el área de estudio. _______________________________________ 49 V.5. Evaluación del grado de contaminación de los metales pesados en el área de estudio. __________________________________________________________________ 52

V.5.1.Comparación de las concentraciones en las rocas muestreadas en el área, con las concentraciones de los valores medios en la presa de cola y la zona de oxidación. ____________52 V.5.2. Procesamiento estadístico. __________________________________________________55

V.6. Análisis del comportamiento de los metales pesados para el perfil de 180 cm de profundidad en el talud de la presa de cola.____________________________________ 63

Conclusiones ________________________________________________________ 68

Recomendaciones ____________________________________________________ 69

Bibliografía:_________________________________________________________ 70

Anexos:_____________________________________________________________ 73


1

La minería es una de las actividades más antiguas de la humanidad. Desde la

edad de piedra, hace 2,5 millones de años o más, ha venido siendo la principal

fuente de materiales para la fabricación de herramientas. Esta actividad

siempre ha implicado la extracción física de materiales de la corteza terrestre,

con frecuencia en grandes cantidades para recuperar sólo pequeños

volúmenes del producto deseado; por eso resulta imposible que la minería

no afecte al medio ambiente, (ya sea a través de la contaminación de las

agua, los suelos, cambios significativos en el relieve, perdida de la vegetación)

al menos en la zona cercana a la mina; de hecho, se considera que la

explotación minera es una de las actividades más amenazantes para el

medioambiente, provocada por los seres humanos, el 57% de las cantidades

producidas de residuos sólidos y semisólidos en los países desarrollados,

provienen de la actividad minera. http://www.lenntech.com/español/

metal%20pesados.htm.

En los años cuarenta del siglo XX comienza a desarrollarse la conciencia

conservacionista y la preocupación del hombre por el medio ambiente, la que

se materializaría en las décadas del 60 y el 70 del siglo pasado, con los

primeros avances científicos en relación con diferentes sistemas de protección

ambiental. A partir de la década de los años ochenta, se iniciaron algunos

trabajos en la recuperación o rehabilitación de las áreas degradadas por la

actividad antrópica, conciente de los daños causados al medio ambiente por los

diferentes tipos de intervenciones humanas (obras civiles, urbanizaciones,

minería, entre otras formas de ocupación del suelo).

A nivel mundial, la explotación de minerales es una actividad que contribuye al

desarrollo económico de la comunidad, pero se ha convertido en una causa

inevitable del deterioro del medio ambiente. Por este motivo, algunos países

buscan las vías accesibles para lograr recuperar el equilibrio de medio afectado

por la actividad minera, y no solo es una vía de solución, sino que ha de

convertirse en un atributo inseparable a este tipo de actividad, siempre que se

hable de minería ha de hablarse de normas de protección al medio ambiente.

Los países industrializados en la actualidad cuentan con reglamentaciones de

carácter obligatorio así como también con tecnología que asegura la

Introducción:


2

recuperación; en el caso de los países en vías de desarrollo, han tomado un

curso reciente estableciendo leyes y persisten en la búsqueda de instrumentos

que garanticen la recuperación de áreas degradadas por la minería.

En Cuba a raíz de La Conferencia de las Naciones Unidas sobre Medio

Ambiente y Desarrollo (CNUMAD) celebrada en 1992 en Río de Janeiro

conocida como “La cumbre de La Tierra”, la cual trató temas acerca de la

implementación de numerosos instrumentos con el objeto de la protección del

medio ambiente, se crean las estructuras del Ministerio de Ciencia, Tecnología

y Medio Ambiente y la promulgación de la Ley No. 76/95 “Ley de Minas”

aprobada en 1995, teniendo como objetivo establecer la política minera y las

regulaciones jurídicas de dicha actividad de manera tal que garanticen la

protección, el desarrollo y el aprovechamiento racional de los recursos

minerales en función de los intereses de la nación, trazando directivas

obligatorias, controladas por los funcionarios de gobierno vinculados con la

actividad. La Ley No. 81 del Medio Ambiente promulgada en 1997,

complementada esta última con el decreto Ley No. 200 de las Contravenciones

en Materia de Medio ambiente.

Los estudios geo-ambientales adquirieron en Cuba cierta sistematicidad a partir

del año 1995, comenzando los trabajos por la línea base ambiental de los

territorios, los que posteriormente se ampliaron a estudios de impacto

ambiental, que cada vez fueron más profundos e integrales. En la Ley de Minas

No. 76 promulgada en 1995 se dispone que el concesionario esta obligado a

recuperar las áreas afectadas por la explotación minera cuando se decreta el

cierre de la mina. Es decir que en el plano ambiental, están obligados a

preservar adecuadamente el medio ambiente y las condiciones ecológicas del

área objeto de la concesión, elaborando estudios de impacto ambiental y

planes para prevenir, mitigar, controlar, rehabilitar y compensar el impacto

derivado de sus actividades; tanto en el área minada como en las áreas y

ecosistemas vinculados a aquellos que puedan ser afectados, además de

controlar, en las etapas de explotación y procesamiento, y en la pequeña

minería la efectividad del proceso de tratamiento de los residuales.

En el III Congreso Cubano de Geología y Minería, efectuado en Ciudad de la

Habana en 1998, se presentaron una serie de trabajos relacionados con los


3

estudios medioambientales para la construcción de presas, explotación de

yacimientos y otras obras en los que se exponen algunas de las metodologías

usadas por los autores para la evaluación de los impactos ambientales y

estudios de línea base fundamental. Desde entonces este tipo de evento en

cada una de sus posteriores ediciones ha sido protagonista de numerosos

trabajos relacionados con la minería y el medio ambiente, de los cuales

muchos han tratado el caso de los yacimientos de Pinar del Río.

Nuestra provincia por sus características geológicas y geomorfológicas, cuenta

con grandes yacimientos, tanto metálicos como no metálicos, explotados a

cielo abierto y minería subterránea. Ambas formas de explotación provocan

impactos considerables al medio ambiente, como la destrucción de los suelos

naturales y creación de nuevos suelos que presentan fuertes limitaciones

físicas, químicas y biológicas. En los últimos años se han elaborado numerosas

normativas que obligan a la recuperación de los suelos alterados por las

actividades mineras, todo lo cual implica la necesidad de estudios previos que

conlleven a resultados sobre el estado inicial y posterior de los suelos

afectados. Tal es el caso del yacimiento Matahambre, el cual estuvo en

explotación por más de 80 años, con producciones de 14,4 millones de

toneladas de menas y que en la actualidad se aprecia la existencia de

afectaciones al medio, como por ejemplo el abandono de la infraestructura que

se utilizaba para la extracción, transporte y beneficio del mineral, (Anexo gráfico # 1) por otra parte la presa de cola, que junto a la extensa zona de

oxidación son el principal objeto de investigación, puesto que se consideran

fuentes de contaminación de metales pesados. (Anexo gráfico # 2).

A partir de lo planteado anteriormente y dada la importancia de esta temática,

tanto a nivel mundial como en nuestro país y particularmente en nuestra

provincia podemos plantear la situación problémica de la presente

investigación como: La afectación existente hoy día en el medio ambiente

producida por los metales pesados debido a la actividad minera que se

desarrolló en el campo metalífero Matahambre así como el desconocimiento

que se tiene de sus niveles.

Por ello el problema científico engloba la necesidad de determinar tanto las

fuentes de contaminación, como los niveles y posible extensión de metales


4

pesados en los suelos y aguas de las áreas aledañas al yacimiento

Matahambre, lo cual permitirá caracterizar la afectación al medio ambiente.

Siendo para ello nuestro objeto de estudio los metales pesados en el campo

metalífero Matahambre. Para dar cumplimiento a lo antes planteado se trazó

como objetivo general el siguiente:

• Determinar las fuentes de contaminación y el grado de afectación de los

metales pesados en los suelos y aguas de las áreas aledañas al

yacimiento Matahambre.

Y como objetivos específicos:

• Determinar los metales pesados que influyen en la contaminación de suelos

y aguas.

• Definir los niveles de contaminación provocados por los metales pesados en

suelos y aguas.

• Establecer los principales factores que provocan la migración de los metales

pesados y su influencia en la posible extensión de la contaminación

ambiental.

• Determinar las causas que provocan la contaminación de los metales

pesados

Para el logro de estos objetivos específicos se llevaron a cabo las siguientes

tareas:

• Mediciones de pH en aguas y suelos.

• Muestreo geoquímico de suelos y aguas.

• Análisis de las muestras geoquímicas mediante técnicas químicas

especiales para la estimación de contenidos de metales pesados

• Aplicación de procedimientos estadísticos (elementales y multivariados).

• Construcción de un perfil geoquímico vertical en la presa de cola.

• Confección de mapas geoquímicos para metales pesados en la zona de

oxidación y la presa de cola del yacimiento Matahambre.

• Comparación de los contenidos de metales pesados en suelos con normas

internacionales.

• Interpretación integral de los resultados del procesamiento estadístico, y

gráfico.


5

El campo de acción está definido por la afectación que producen los metales

pesados en el campo metalífero Matahambre.

La hipótesis de la investigación se define como sigue: Si se logran determinar

los niveles y extensión de los metales pesados en el campo metalífero

Matahambre se podrá evaluar el grado de contaminación en el área, lo cual

influirá en la toma de decisiones.

Resultados más importantes

• En el campo metalífero Matahambre se determinó la existencia de

metales pesados en los suelos y aguas, tal es el caso de: Ag, Cu, Pb,

Zn, As, Sb, Ni, Ba.

• En este trabajo se evaluó el grado de contaminación el la zona de

oxidación y en la presa de cola, a través de la comparación de los

metales pesados presentes en el área, con normas internacionales que

establecen umbrales de contaminación.

• Quedó demostrado que las concentraciones elevadas de metales

pesados en el área están provocadas por el tipo de yacimiento y el bajo

potencial de neutralización natural, por esta razón el níquel y el bario se

encuentran en tan bajas concentraciones.

• La principal forma de incorporación de los metales a los diferentes

medios esta dado por la lixiviación desde la zona de oxidación y del

talud de la presa de cola, con la consiguiente redistribución en aguas,

sedimentos y suelos, bajo la acción mecánica y química de las aguas

superficiales.

La estructura del trabajo de diploma cuenta con cinco capítulos conformados

de la siguiente manera: Capitulo I. Antecedentes del tema, Se presentan los

trabajos más importantes desarrollados en el tema y en el área de trabajo.

Capítulo II. Características geógrafo-económicas de la región, en el cual se

dan a conocer particularidades de la región como ubicación geográfica,

condiciones climáticas, extensión territorial, etc. Capítulo III. Geología regional

y del área de estudio, se dan a conocer temas relacionados con las


6

formaciones presentes, recursos minerales, tipo de mineralización, roca de

caja, influencia del relieve, entre otros. Capitulo IV. Metodología de los trabajos

realizados, esta etapa tuvo por objetivo, dar a conocer los pasos que se

desarrollaron de forma secuencial y que condujeron al logro de los resultados

esperados, teniendo en cuenta la correspondencia del problema planteado, la

información existente y las herramientas disponibles para la solución de las

tareas que encierra la investigación. Capítulo V. Análisis y discusión de los

resultados, capitulo en el cual se exponen los principales resultados

alcanzados en la investigación y del cual devienen las conclusiones y las

recomendaciones.


7

La minería es una de las actividades más antiguas de la humanidad. Desde la

edad de piedra, hace 2,5 millones de años o más, ha venido siendo la principal

fuente de materiales para la fabricación de herramientas. Esta actividad

siempre ha implicado la extracción física de materiales de la corteza terrestre,

con frecuencia en grandes cantidades para recuperar sólo pequeños

volúmenes del producto deseado; por eso resulta imposible que la minería

no afecte al medio ambiente, al menos en la zona de la mina; de hecho, se

considera que la explotación minera es una de las actividades más

amenazantes para el medioambiente, provocada por los seres humanos.

En los años cuarenta del siglo XX comienza a desarrollarse la conciencia

conservacionista y la preocupación del hombre por el medio ambiente a nivel

mundial, la que se materializaría en las décadas del 60 y el 70 del siglo pasado,

con los primeros avances científicos en relación con diferentes sistemas de

protección ambiental. A partir de la década de los años ochenta, se iniciaron

algunos trabajos en la recuperación o debilitación de las áreas degradadas por

la actividad antrópica, conciente de los daños causados al medio ambiente por

los diferentes tipos de intervenciones humanas (obras civiles, urbanizaciones,

minería, entre otras formas de ocupación del suelo).

La recuperación de las áreas degradadas por la actividad minera, tanto a cielo

abierto como subterránea, es relativamente joven, con un amplio espectro de

posibilidades de ampliación de técnicas y variedades de uso y manejo posterior

de la zona, ajustado a un plan director del municipio para la zona en cuestión.

Generalmente un estudio para la confección del proyecto de recuperación de

un área degradada se caracteriza por ser multidisciplinario, participando

especialistas de diferentes ramas de la ciencia y la técnica tales como

geólogos, geógrafos, agrónomos, forestales, zoólogos, sociólogos, y otros

(Martínez, 2005).

Cada proyecto con riesgo de dañar el medio ambiente requiere un informe de

impacto ambiental y un plan para su manejo, y toda la documentación

correspondiente debe ser publicada. Así mismo, antes de aprobar un proyecto

CAPÍTULO I: Antecedentes del tema

I.1. Situación de la Minería y su impacto ambiental a nivel mundial.


8

de explotación de recursos naturales se debe consultar a las comunidades

afectadas. La actividad dentro del marco del desarrollo sostenible no debe ser

considerada sostenible o sustentable por que explota recursos no renovables y

por ende, que se agotan. Esa argumentación se basa principalmente en la

situación de las reservas mundiales existentes en la actualidad, se fortalece si

se consideran además algunas características únicas de los recursos

minerales, como la reutilización, el reciclado y la recuperación que se van

transformando en las prácticas frecuentes.

Dos aspectos son notables cuando se comparan las políticas implementadas

en países desarrollados con las de los países en desarrollo; la existencia de

mecanismos institucionales, que tienen como objetivo garantizar los recursos

financieros para la ejecución del proyecto de recuperación y la participación de

la comunidad en el proceso de decisión sobre el destino futuro de las áreas

degradadas. Estos aspectos son comunes en países desarrollados y raramente

se encuentran en los países en desarrollo (Yazbek, 2002).

Un análisis comparativo de los aspectos legales relacionados al

aprovechamiento de agregados en diferentes regiones del mundo revela que la

recuperación de áreas degradadas es obligatoria en varios países

industrializados, como EUA, Francia, Italia, Rusia y Canadá. Los

procedimientos generalmente prevén la participación de la comunidad y son

instruidos mediante planos de recuperación previamente sometidos a la

aprobación de los órganos públicos locales o regionales y en ciertos casos

federales. En general, la recuperación debe ser ejecutada por el extractor,

pudiendo ser asumida por el gobierno a través de recursos depositados como

caución, como ocurre en la provincia de Ontario, Canadá. En los países de

América del Sur, la obligatoriedad de la recuperación ha sido contemplada de

manera creciente en normas legales de varios países, como Brasil, Argentina,

Perú, Colombia y Uruguay, pero es aún muy poco exigida en la aplicación de la

legislación (Yazbek, 2002).

A nivel mundial, la explotación de minerales es una actividad que contribuye al

desarrollo económico de una comunidad, pero se ha convertido en una causa

inevitable del deterioro del medio ambiente. Por este motivo, algunos países


9

buscan las vías accesibles para lograr recuperar el equilibrio de medio afectado

por la actividad minera.

Los países industrializados en la actualidad cuentan con reglamentaciones de

carácter obligatorio así como también con tecnología que asegura la

recuperación; en el caso de los países en vías de desarrollo, han tomado un

curso reciente estableciendo reglamentaciones y persisten en la búsqueda de

instrumentos que garanticen la recuperación de áreas degradadas por la

minería.

En Cuba los primeros trabajos mineros estuvieron encaminados a la búsqueda,

exploración y explotación de oro, cobre y hierro, por parte de los

conquistadores españoles en el siglo XVI, en el cual también aprovecharon la

cal, la arena, las piedras de canteras y el asfalto bituminoso (Calvache, 1944).

En el siglo XVI, se revelan las riquezas que las minas de El Cobre contenían en

sus reservas, así como se exploran indicaciones de este mineral en los distritos

de El Caney y Dos Palmas, y en la zona entre Holguín, Gibara y Las Tunas,

también en la provincia de Puerto Príncipe (Camagüey) y así llegan, a la zona

más occidental de Cuba con la explotación minera en la zona de Mantua en

1860 y con la explotación de las minas de Unión I y II, Adición y Complemento

(Calvache, 1944).

En Cuba, en los años anteriores a la Revolución la actividad minera se

expande casi por todo el territorio desmesuradamente. Posteriormente, a partir

del año 1959 el Estado adopta medidas y leyes con el objetivo de regular la

explotación irracional de minerales útiles y también promover el cuidado del

medio natural.

En 1981 la Ley No. 33, de la Protección de Medio Ambiente y de los Recursos

Naturales, dicta en su Artículo 51, la obligatoriedad de garantizar, por parte de

los organismos y empresas estatales que desempeñan labores de

aprovechamiento de los recursos minerales, la ejecución de las medidas

preventivas, así como la eliminación de los daños o peligros que amenacen la

vida o la salud de las personas, o la destrucción de los bienes de interés social,

I.2. Situación de la minería y su impacto ambiental en Cuba


10

lo que constituye el primer acercamiento a la protección del medio ambiente en

las zonas de interés minero (Martínez, 2005).

La Conferencia de las Naciones Unidas sobre Medio Ambiente y Desarrollo

(CNUMAD) celebrada en 1992 en Río de Janeiro, la que en razón de su tema y

de la presencia de numerosos jefes de Estado y de Gobierno de las naciones

del mundo ha pasado a ser mundialmente conocida como “La cumbre de La Tierra”, constituyó un evento de trascendencia a partir del cual se han

implementado numerosos instrumentos con el objeto de la protección del medio

ambiente.

A raíz de dicha convención, Cuba crea las estructuras del Ministerio de Ciencia,

Tecnología y Medio Ambiente y la promulgación de la Ley No. 76/95 “Ley de

Minas” aprobada en 1995, teniendo como objetivo establecer la política minera

y las regulaciones jurídicas de dicha actividad de manera tal que garanticen la

protección, el desarrollo y el aprovechamiento racional de los recursos

minerales en función de los intereses de la nación, trazando directivas

obligatorias, controladas por los funcionarios de gobierno vinculados con la

actividad. La Ley No. 81 del Medio Ambiente promulgada en 1997,

complementada esta última con el decreto Ley No. 200 de las Contravenciones

en Materia de Medio ambiente.

Los estudios geo-ambientales adquirieron en Cuba cierta sistematicidad a partir

del año 1995, comenzándose a trabajar en la línea base ambiental de los

territorios, los que posteriormente se ampliaron a estudios de impacto

ambiental, que cada vez fueron más profundos e integrales. En la Ley de Minas

No. 76 promulgada en 1995 se dispone que el concesionario esta obligado a

recuperar las áreas afectadas por la explotación minera cuando se decreta el

cierre de la mina. Es decir que en el plano ambiental, están obligados a

preservar adecuadamente el medio ambiente y las condiciones ecológicas del

área objeto de la concesión, elaborando estudios de impacto ambiental y

planes para prevenir, mitigar, controlar, rehabilitar y compensar el impacto

derivado de sus actividades; tanto en el área minada como en las áreas y

ecosistemas vinculados a aquellos que puedan ser afectados, además de

controlar, en las etapas de explotación y procesamiento, y en la pequeña

minería la efectividad del proceso de tratamiento de los residuales.


11

Al III Congreso Cubano de Geología y Minería, efectuado en Ciudad de la

Habana en 1998, se presentaron una serie de trabajos relacionados con los

estudios medioambientales para la construcción de presas, explotación de

yacimientos y otras obras en los que se exponen algunas de las metodologías

usadas por los autores para la evaluación de los impactos ambientales y

estudios de línea base fundamental.

En los casos de las minas subterráneas de cobre, como Minas de Matahambre

y Júcaro, ambas en la provincia de Pinar del Río, se ha realizado un

pormenorizado análisis de los factores que intervienen para decretar el cierre

temporal o definitivo de una mina, así como el marco legal de este proceso e

impactos socio-económico y ambientales que estas puedan ocasionar.

En las minas lateríticas de Moa y Nícaro en al provincia de Holguín, donde la

actividad minera a cielo abierto había degradado varios cientos de miles de

hectáreas de terreno, mucho de los cuales se encuentran en procesos de

recuperación por la intervención del hombre, son ingentes los esfuerzos que se

realizan para su recuperación. Estos importantes proyectos han sido realizados

por instituciones de la Unión Cubana del Níquel que explota a cielo abierto los

yacimientos lateríticos de esta zona, hace más de 60 años; la experiencia

acumulada le permite ir rehabilitando simultáneamente las áreas cerradas y las

que se van cerrando anualmente. Por ejemplo en Moa, se realiza el monitoreo

y evaluación de áreas reforestadas afectadas por la actividad minera y que ya

están siendo rehabilitadas; vale destacar, que se cuenta con metodología para

la Rehabilitación Ecológica Integral (REI) de las áreas degradadas por la

minería, con bases ecológicas y empleando la diversidad de especies nativas

posibles. Igualmente, y por primera vez en Cuba, se utilizaron variables físico-

químico-biológicas, como indicadores del proceso de recuperación del suelo en

áreas afectadas por la minería, así como el análisis del retorno o

restablecimiento de la flora (incremento de la diversidad) como expresión de la

recuperación del suelo y medida de este proceso de recuperación.

El yacimiento El Cobre ubicado en la provincia de Santiago de Cuba, posee

planes para rehabilitar el ecosistema lesionado por la industria minera donde la

magnitud de los impactos generados por más de 500 años de explotación en

esa región es muy fuerte. Los planes propuestos realizan una evaluación de los


12

severos daños causados al medio ambiente, proponiendo la reforestación y la

conformación del terreno como las principales acciones del proyecto de

recuperación.

La problemática ambiental es un tema concerniente a todos gobiernos y por

ello resulta indispensable trabajar en el cómo llevar un desarrollo armónico,

hombre-medio ambiente. En Cuba lentamente se está trabajando en la

creación de leyes, proyectos, técnicas, métodos, y grupos jurídicos que dan la

obligatoriedad de la recuperación de áreas degradadas; pero aun existen

deficiencias debido a que el tema no ha sido estudiado profundamente.

La provincia de Pinar del Río, por sus características geológicas y

geomorfológicas, cuenta con grandes yacimientos, tanto metálicos como no

metálicos, explotados a cielo abierto y minería subterránea. Ambas formas de

explotación provocan impactos considerables al medio ambiente, como la

destrucción de los suelos naturales y creación de nuevos suelos que presentan

fuertes limitaciones físicas, químicas y biológicas. En los últimos años se han

elaborado numerosas normativas que obligan a la recuperación de los suelos

alterados por las actividades mineras, todo lo cual implica la necesidad de

estudios previos que conlleven a resultados sobre el estado inicial y posterior

de los suelos afectados, que permitan la aplicación de medidas técnicas

propias para cada caso.

Desde 1913 en la provincia, adquiere auge la explotación y comercialización de

minerales metálicos y no metálicos, las áreas más importantes se encuentran

al noroeste coincidiendo con el distrito metalogénico, en el campo mineral

Santa Lucía-Matahambre, reconocido internacionalmente por potencia

menífera de metales como cobre, plomo, zinc, azufre, oro, plata,, entre otros.

De 1910-1914 se explotó intensamente la mina de Cobre Mantua, y en Bahía

Honda el yacimiento Júcaro (Pérez, 2000), (tabla # 1.1).

I.3. La Minería y el medio Ambiente en la Provincia de Pinar del Río


13

Tabla # 1.1. Yacimientos Metálicos de la Provincia de Pinar del Río.

Yacimientos metálicos Ubicación

San Gervasio -Cu Mantua

San Ramón -Cu Guane

Cándida –Cu Guane

Nuestra Señora de las Mercedes Guane

Dora - Cu Guane

Francisco - Cu Guane

Malas Aguas –Cu Viñales

Asiento Viejo – Cu Guane

Buena Vista – Cu Bahía Honda

Argentífera –Cu Guane

Santa Lucia - Pirita Minas de Matahambre

Castellanos –Au Minas de Matahambre

Hierro Mantua –Au Mantua

Mendieta -Cu Bahía Honda

Júcaro - Cu Bahía Honda

La minería no metálica ha tenido una larga historia en la provincia

remontándose este tipo de explotación a los siglos XVIII y XIX cuando

comenzaron a construirse las edificaciones de mampostería, por el método a

cielo abierto, lo cual actualmente se sigue realizando obteniéndose materiales

para la construcción como arena, mármol, caliza, etc, (tabla # 1.2).

Tabla # 1.2. Yacimientos no metálicos de la Provincia de Pinar del Río.

Yacimientos no metálicos Ubicación

La Pimienta Minas de Matahambre

San Andrés La Palma

Isabel Maria – Barita Minas de Matahambre

Santa Lucia - Barita Minas de Matahambre

Viñales – Barita Viñales

Isabel Rubio – Mármol Guane


14

Lagunilla – Mármol San Juan y Martínez

San Felipe – Mármol Viñales

Santa Teresa - Arena sílice Guane

Cortés – Arena sílice Sandino

Las llanadas –Arena sílice San Luis

Cuarcita Viñales – Arena sílice Viñales

La Pimienta – Fosforita Minas de Matahambre

Quiñónez – Caliza Bahía Honda

Fosforita Minas de Matahambre

La Conchita Pinar del Río

Por todo ello existen numerosos trabajos científicos, proyectos y planes de

mitigación para el impacto ambiental de la actividad, pero muchos de éstos

poseen deficiencias por lo cual se ve demorada su aplicación, son por ejemplo

los proyectos de rehabilitación para la mina Júcaro, Mina Santa Lucía, Proyecto

cantera La Bajada y otros. Todos ellos realizan un importante aporte ya que

permiten profundizar en el conocimiento del tema y de esta manera enriquecer

de forma integral la temática.


15

El campo mineral Matahambre está situado en la parte noroeste de la Provincia

de Pinar del Río, al oeste de la isla de Cuba. Según la división político-

administrativa pertenece al municipio Minas de Matahambre correspondiente a

la plancheta 3483-IV-a (figura. 2.1). Se encuentra a 46 km de la Ciudad de

Pinar del Río, a la cual se puede tener acceso a través de varias carreteras

asfaltadas.

El sector de estudio está emplazado en las Alturas de Pizarras del Norte,

delimitado por las coordenadas Lambert (sistema Cuba Norte):

X Y 197 000 308 500

199 000 308 500

199 000 311 000

197 000 311 000

CAPÍTULO II: Características físico geográficas y económicas de la

región.

II.1. Ubicación Geográfica.


16

Figura 2.1. Ubicación del Distrito Metalogénico Matahambre- Santa Lucia, incluyendo el área de trabajo.

CUBA

PINAR DEL RÍO

Santa Lucía

Matahambre

La Habana


17

El relieve presenta una cadena de cuestas bajas extendidas conforme al rumbo

general de las estructuras geológicas (noreste) con crestas laterales bien

contorneadas de rumbo noroeste-sureste. Las divisorias de las aguas son

estrechas con cimas agudas, mientras que el descenso general del relieve y el

afloramiento de sus formas se observa en el rumbo noreste. Las crestas más

altas son las elevaciones Matahambre (243 m) y Rogelia (256 m). Las pendientes

septentrionales son suaves, desarrollándose en ellas depósitos deluviales

formados fundamentalmente por fragmentos de la zona de oxidación del

yacimiento Matahambre (figura 2.2).

60 m

80 m

100 m

120 m

140 m

160 m

180 m

200 m

220 m

240 m

Figura 2.2 Representación del relieve del área de estudio en un modelo 3D.

La génesis del relieve es tectono-erosiva con edades que oscilan entre el

Mioceno y Cuaternario. Este tipo de relieve presenta dos variedades elaboradas

en secuencias terrígenas de la Formación San Cayetano.

II.2. Relieve.


18

Según la regionalización climática de Cuba (Díaz, 1989), el área de estudio se

corresponde con el tipo climático de llanuras y alturas con humedecimiento

estacional relativamente estable y se caracteriza por un clima tropical. Los

indicadores climáticos fueron obtenidos de la estación Santa Lucía, a través del

Departamento de Pronósticos del CITMA (tabla 2.1).

Tabla 2.1. Indicadores climáticos del municipio Minas de Matahambre.

Lluvias (mm) Año

Prom Total

Humedad (%) Temperatura (ºC)

2000 95.4 1144.7 80 24.4

2001 134.4 1612.5 79 24.6

2002 145 1750.4 81 24

2003 112.3 1348.2 78.5 24.8

2004 112.1 1345.8 76 24.6

2005 128.7 1545.9 82 24.7

2006 89.9 1115.9 76 24.6

2007 109 1308.5 79 24.8

Fuente: Departamento de pronósticos del CITMA, Pinar del Río. 2009.

La red hidrográfica del área tiene una forma dendrítica aunque los ríos entre sí

adoptan una forma paralela y subparalela.

Según demuestran los estudios realizados por Martínez (2005), el área esta

formada por cuatro horizontes acuíferos, que se relacionan a continuación:

Horizonte acuífero de los depósitos del Cuaternario.

II.3. Clima.

II.4. Hidrografía.

II.4.1.Hidrografía superficial.

II.4.2.Hidrografía subterránea.


19

Complejo acuífero del Cretácico- Jurásico.

Complejo impermeable del Jurásico.

Horizonte acuífero de los depósitos del Cuaternario: Se desarrollan en las

zonas de los valles, ríos y depresiones locales, en la parte sur y sureste del

área. Litológicamente está representado por las formaciones aluviales,

eluviales, proluviales, arenas, arcillas, guijarros, material de arrastre en los

valles de los ríos. La potencia de los depósitos oscila desde los primeros

centímetros hasta 30m. La alimentación de este horizonte se produce por la

infiltración de las precipitaciones atmosféricas que caen en el área; y

localmente de las aguas de los depósitos superficiales como son las lagunas,

arroyos y ríos.

Complejo acuífero del Cretácico – Jurásico: Por las características

hidrogeológicas, posición en el corte y en el plano, y el tipo; este complejo se

puede dividir en dos horizontes acuíferos.

• Horizonte acuífero en los sedimentos de la Formación Esperanza (J3-

K1es).

• Horizonte acuífero en los sedimentos de la Formación Artemisa (J3-

K1ar).

Complejo impermeable del Jurásico: Litológicamente está representado por

areniscas cuarzosas, limolitas, esquistos y lentes de calizas pertenecientes al

Miembro Castellano y Formación San Cayetano. El complejo se caracteriza por

baja acuosidad de las rocas. Las aguas son del tipo hidrocarbonatado –

cálcico – sódica. La alimentación se produce al infiltrarse las precipitaciones

atmosféricas por los paquetes más permeables y zonas de fallas, la descarga

se produce por el contacto con los horizontes complejos contiguos.


20

El municipio Minas tiene una extensión territorial de 228 km2 y actualmente

cuenta con 35 713 habitantes. Posee servicios sociales indispensables

pertenecientes a los sectores de salud pública, educación, cultura, recreación y

gastronomía, transporte, comunicaciones y servicios públicos.

Las actividades económicas del área están centradas principalmente en la

industria agropecuaria y forestal. Durante muchos años también estuvo

orientada a la actividad minera, la cual ha decaído sensiblemente después del

año 1997 con el cierre de la mina Matahambre y agotarse las reservas de oro

del yacimiento Castellanos. Las actividades industriales que aún se mantienen

están vinculadas con diferentes fábricas; entre ellas las más representativas

son: Planta Sulfometales “Patricio Lumumba”, emplazada dentro del casco

urbano de Santa Lucia.

El área de estudio se encuentra en el distrito florístico pinarense con alto grado

de endemismo (Ponce et al., 1997). En relación con el grado de afectación

antropogénica, las formaciones vegetales se agrupan en tres tipos de

vegetación: endémica, natural e introducida.

La línea base del área según Urquiola et al (1983), arroja la existencia de siete

comunidades vegetales, cuatro naturales: bosque de mangles, siempreverde

micrófilo, latifolio en galería y de pinos; además de tres antrópicas:

Plantaciones de pinos, sabanas y cultivos activos o en barbecho.

La flora de las comunidades vegetales naturales, estaba compuesta por 227

especies, pertenecientes a 66 familias, existiendo 42 endemismos lo que

representa un (18,5 %). Para el bosque de pinos, 119 especies, latifolio en

galería, 100, bosque de mangles, 6, en reductos de siempreverde micrófilo, 9 y

en vegetación secundaria y cultivos, 54.

La línea base, plantea que la mayor parte del área se encuentra antropizada,

debido a la urbanización, cultivos, explotación forestal y minería, en tres grupos

de ecosistemas: llanuras muy bajas, llanuras bajas y alturas.

II.5. Actividad Socio - Económica.

II.6. Vegetación.


21

En las llanuras muy bajas: el bosque de mangles carece de las franjas de

Conocarpus erecta (Yana) y Laguncularis racemosa (Patabán), en el

siempreverde micrófilo sólo quedan pequeños reductos de vegetación original,

mientras que la de Avicennia germinans (Mangle prieto), presenta afectaciones

parciales, a veces convertidos en bosques secundarios, lo que se debe al

desmonte para el cultivo de arroz y aprovechamiento de la madera.

Las llanuras bajas: está mayormente antropisada, con la mayor parte de las

áreas dedicadas a cultivo y urbanización; sin embargo aparecen especies

propias de la vegetación original, asociadas a cuerpos palustres. Además en el

curso inferior de las corrientes fluviales aparecen especies originales de los

bosques semideciduos micrófilo.

Las alturas: con bosques de pinos relativamente conservados en lugares fuera

del entorno cercano a los yacimientos, cuentan en el estrato arbóreo

monodominante con Pinus tropicalis, donde se aprecia una activa regeneración

natural a juzgar por la abundancia de ejemplares juveniles y plántulas

existentes. Los cultivos ocupan pequeñas áreas y consisten en yuca, boniato,

malanga y legumbres, asociados a actividades productivas locales a pequeña

escala.

Las especies de fauna se relacionan generalmente con los grupos de

vertebrados visibles y se describen en diferentes zonas: golfo, plataforma

insular, región de manglares, llanura del Norte de Santa Lucía, Alturas

Pizarrosas y en la Sierra de los Órganos.

La fauna contaba con 60 especies de ellas 27 endémicas (45 %) 18

especificas y nueve intraespecíficas, vistas como importantes desde el punto

de vista científico-conservacionista, como por ejemplo: Peltaphryne

gundlachii (sapito matraca) y P. longinasa (sapito pinalero o yoyito), además de la existencia de tres joyas de la ornitofauna cubana: Mellisuga

helenae (pájaro mosca), Todus multicolor (cartacuba) y Priotelus

temnurus (tocororo), esta última nuestra ave nacional.

II.7. Fauna.


22

La fauna silvestre asociada a ecosistemas naturales puede definirse a

macroescala en dos grandes grupos Phylum, invertebrados y vertebrados. El

área de estudio, fue explotada con anterioridad y las alteraciones antrópicas

han modificado el paisaje, la vegetación y condiciones naturales en general,

trajo aparejado definitivamente la variación de composición faunística que se

asocia al medio.

La fauna es un elemento biótico que se entrelaza muy estrechamente con las

comunidades vegetales en que se sostiene. La estrecha e indisoluble relación

entre zoocenosis – fitocenosis recurre a severas consecuencias en la

estructura y composición de las comunidades faunísticas, por la fragmentación

del hábitat y traen consigo alteraciones de los procesos ecológicos espaciales

(Ranking, 2003).


Año del 50 aniversario del triunfo de la Revolución Cubana.

23

A partir de los resultados de los estudios de los autores soviéticos, polacos,

cubanos y otros, sobre la geología de la región se alcanzó a especificar y

detallar cada una de las secuencias existentes. El área de estudio se ubica en

los límites de la zona estructuro-facial Guaniguanico que se caracteriza por una

complicada historia del desarrollo geológico.

Los depósitos estratificados que forman el territorio investigado se representan,

generalmente, por los sedimentos terrígenos - carbonatados que abarcan un

amplio diapasón de edades, desde el Jurásico Inferior hasta acumulaciones

actuales (Escalona, 1980). En la figura 3.1, se muestra la configuración de la

Geología regional de la zona. Las siete formaciones sedimentarias que

componen el área de estudio fueron destacadas de la siguiente manera:

• Formación San Cayetano SC (J1-2).

• Miembro Castellano Ct (J3).

• Formación Artemisa Ar (J3-K1).

• Formación Esperanza Es (J3-K1).

• Formación Manacas Mn (P2).

• Acumulaciones del Cuaternario medio- Superior (Q3-4)

• Acumulaciones del Cuaternario Superior (Q4)

CAPÍTULO III: Geología regional y del área de estudio.

III.1. Estratigrafía.



24

Figura 3.1. Mapa geológico del Distrito Metalogénico Matahambre-Santa Lucía a escala 1:50 000 (Burov et al, 1986).



25

Formación San Cayetano. SC (J 1-2)

Los depósitos de esta formación en el área estudiada abarcan el 34%;

litológicamente están representados por areniscas cuarzosas de color gris y

verdoso, limolitas, limoareniscas y esquistos arcillosos. En la parte inferior del

corte se observan las limolitas carbonosas y capas de calizas de poco espesor.

Miembro Castellano. Ct (J3ox).

Se ubica en la parte superior de la Formación San Cayetano. Ocupa el 21% del

área estudiada y esta formado por esquistos pelíticos, carbonosos,

frecuentemente calcáreos, con intercalaciones y lentes de calizas

dolomitizadas, areniscas y limolitas.

Formación Artemisa. Ar (J3-K1).

Se encuentra en la parte sureste ocupando el 10% del área estudiada. Está

constituida por rocas carbonatadas, formadas por calizas de variedades

pelitomórficas pocas veces microgranulares de textura masiva. El material

arcilloso en las calizas está distribuido regularmente y oscila entre 10-30 %.

Las margas están compuestas por material pelitomórfico, arcilloso mezclado

hasta un 30 % de calcita macrocristalina. Los pedernales presentan textura

masiva y estructura críptocristalina pelitomórfica.

Formación Esperanza. Es (J3-K1).

Está distribuida en la parte norte del área y alcanza el 4 % de ésta.

Litológicamente está representada por calizas carbonosas, así como

variedades arenosas, limoarenosas silicificadas; las dolomitas y calizas

dolomitizadas tienen escasa extensión. Las rocas terrígenas están

representadas por areniscas cuarzosas y feldespáticas. Las microbrechas

calizo-areniscas y arenisco-calizas tienen una extensión limitada. Las

intercalaciones, los lentes de pedernal y las concreciones arcilloso-silíceas y

silíceas son escasas.



26

Formación Manacas. Mn (P2).

Ocupa el 15% del área de estudio. Los depósitos de esta formación se

relacionan con deslizamientos y desmembramientos submarinos del Eoceno.

Esta compuesta por esquistos, limolitas, areniscas, limoareniscas y calizas;

constituyen con variada frecuencia combinaciones de secuencias de

interestraficación fina y rítmica. Además de las rocas mencionadas con

frecuencia se presentan bloques (olistoplacas y olistolitos) de calizas.

Acumulaciones del Cuaternario Superior (Q3-4).

Abarcan el 8% del área y se localizan en las llanuras de los flujos, en los

lugares del cruce de los mismos con los sectores llanos del territorio. La

composición de los sedimentos de estas acumulaciones es areno-arcillosa.

Depósitos Cuaternarios (Q4).

Se encuentran representados por los depósitos de playas ocupando el 6%

del área.

El campo mineral Matahambre está desarrollado en el flanco noroeste por una

escama tectónica con este mismo rumbo y con buzamiento hacia el noreste.

En su parte suroeste se encuentra complicado por un sistema de fallas

longitudinales regionales que lo cortan con un ángulo agudo (Falla Limonar) y

asociado a ello una serie de pliegues isoclinales de segundo orden. Según

Malinovski (1967) en el área se pueden observar transiciones graduales de las

dislocaciones plicativas a disyuntivas en forma de ruptura por cizallamiento

surgidas al final del plegamiento. Entre las dislocaciones disyuntivas pueden

ser distinguidos dos sistemas: longitudinal, con rumbo noreste, y transversal,

con rumbo suroeste (Pérez-Vázquez, 1988).

El sistema longitudinal lo constituyen una serie de fallas concordantes con el

rumbo de los estratos pero con ángulo de buzamiento casi vertical,

desarrollados en los extremos norte y sur del campo mineral. A este grupo

III.2. Tectónica.



27

están referidos las Fallas Laguna, Manacas, Limonar y otras sin denominación

(figura 3.2). De todas ellas la mejor estudiada es la Falla Manacas que según

los diferentes investigadores, representa una falla de tipo rotacional o falla de

charnela con movimientos de diferentes signos de bloques a lo largo de su

transcurso.

Figura 3.2. Corte geológico simplificado mostrando las zonas mineralizadas filoneanas y estratiformes (cuerpo 70 y su stockwork correspondiente), yacimiento Matahambre.



28

1- Pozos, 2- Areniscas, 3- Esquistos, 4- Tramos con predominio de pizarras,

5- Tramos con predominio de areniscas, 6- Areniscas, 7- Esquistos y esquistos

carbonosos, 8- Lutitas, 9- Areniscas y esquistos, 10- Zona mineralizada de

calcopirita, 11- Stockwork en la base del cuerpo 70, 12- Mineralización

estratiforme de sulfuros masivos.

El sistema de falla transversal posee rumbo suroeste sublatitudinal y

buzamiento abrupto de alrededor de 60E-75E hacia el norte - noroeste. Estas

fallas han sido seguidas por su rumbo hacia el suroeste, donde se cruzan con

el sistema de fallas longitudinales pertenecientes al Graben Sinclinal Yuquilla,

en cuyos límites se encuentra desarrollado el complejo de rocas magmáticas

vulcanógenas.

Al sistema de fallas transversales pertenecen el denominado sistema de Fallas

Alfa - Beta, localizado en el extremo oeste del campo mineral, así como las

Fallas 44, 51 y otras de menor importancia y sin nombres (figura 3.2). La

mutua intersección de los sistemas de fallas antes descritos le da a la

estructura del campo mineral una compleja constitución de estructura de

bloques. En el bloque central se encuentra precisamente el yacimiento

Matahambre.

El área de trabajo se encuentra ubicada según la Regionalización

Geomorfológica adoptada en el Nuevo Atlas de Cuba (1989), en la Mega-

Región Cuba, Macro-Región Pinar del Río, en el Grupo de Regiones Cordillera

de Guaniguanico, Subgrupo Los Órganos, Regiones Alturas de Pizarras del

Norte y Sierra de los Órganos.

Las particularidades de la evolución geológica de la Cordillera de

Guaniguanico, específicamente su tectónica, incluye la ocurrencia de grandes

movimientos en dirección horizontal, que provocaron múltiples

sobrecorrimientos hasta el eoceno y una etapa posterior, caracterizada por

movimientos verticales en bloques, acrecentados durante la etapa neotectónica

más reciente, individualizan en la región bloques que involucran a las

estructuras antiguas reordenadas, las cuales a pesar de su expresión pasiva

III.3. Geomorfología.



29

ejercen determinadas implicaciones en los procesos exógenos modeladores

del relieve y en los resultados de los mismos.

En tal sentido, el estilo neotectónico como proceso genético activo y las

deformaciones antiguas como estructura interna inactiva, vemos que desde el

punto de vista morfoestructural los distintos tipos de relieve tanto elevaciones,

como llanuras y terrazas se asientan en un Sistema de Bloques y Horst, en

Mantos de sobrecorrimiento y pueden ser diferenciados, por otro lado, las rocas

magmáticas en la región son poco difundidas y suelen ubicarse dentro de los

limites de fallas regionales del campo menífero.

En el área de estudio están presentes los yacimientos y manifestaciones de

minerales metálicos y materiales de construcción así como minerales

industriales. Los yacimientos pirítico - barítico polimetálicos más importantes se

encuentran en Santa Lucía, Sur, Castellano y los de cobre- polimetálicos y

pirito polimetálicos en Matahambre y Nieves. También existen diferentes

manifestaciones como: Santa Lucía Este, Malas Aguas, Anomalía del primer

tipo y Suroeste, Sureste, Polvorín, Ceja de Hilario y Otilia del tipo Cobre

Polimetálico.

Entre las manifestaciones de barita podemos citar las manifestaciones

Francisco, Baritina y Capablanca. También se encuentran en el área las

manifestaciones de arena Las Tunas, arcilla Jagua y fosforita La Pimienta,

(anexo textual # 3).

Independientemente de que este yacimiento no se encuentre en explotación en

la actualidad, millones de toneladas de residuos sólidos están expuestos a la

acción de los agentes hipergénicos, principalmente en la presa de cola. Este

epígrafe es de vital importancia para la comprensión del comportamiento de

determinados metales, que sin duda van a estar regidos en gran media por su

grado de exposición a la superficie.

III.4. Recursos minerales.

III.5. Estructura Geológica del yacimiento Matahambre



30

El yacimiento Matahambre fue el mayor de su tipo en Cuba. La explotación de

sus menas cupríferas comenzó en 1912, constituyendo la mina más profunda

del país y una de las más profundas de América Latina con una profundidad de

1553 m. Fue cerrada en 1997 por el agotamiento de sus reservas industriales.

En este yacimiento son típicas las menas cupríferas y polimetálicas asociadas

a los esquistos del Miembro Castellano de la Formación San Cayetano y

yaciendo sobre el límite superior del Miembro no Diferenciado de ésta

formación, se localiza el Cuerpo 70, estratiforme de composición pirito-pirrotino-

polimetálico concordante a la estratificación. Su principal fuente de extracción

era el cobre, y los minerales principales de la mena de cobre son: calcopirita 99

%, pirita de 1 - 15 %, los secundarios son la pirrotina, cobaltina, esfalerita,

galena, bornita y arsenopirita.

Dentro de las areniscas del miembro no diferenciado, se localiza la

mineralización vetítica cuprífera y pirito-cuprífera, que se dispone en dos

sistemas de vetas principalmente paralelas, separadas entre sí a una distancia

de 150-180 m y truncando los planos de estratificación. Estas vetas se

extienden por el rumbo Norte-Sur aproximadamente a unos 1000 m desde el

piso de los esquistos del Miembro Castellanos hasta la falla que conforma el

techo del yacimiento.

La mineralización dentro de las vetas es discontinua debido a la tectónica

disyuntiva y la variabilidad de la composición de las menas (zona de cuarzo

con calcopirita), determinándose una zonalidad geoquímica y mineralógica,

donde se aprecia un incremento del contenido de Cu hacia el sur; por esta

razón, se diferenciaron cuatro zonas dentro de los límites de estas vetas,

denominados: Zona 19 y 30, hacia el Norte y Zona 14 y 44 hacia el Sur. La

potencia de estas vetas es muy variable llegando a sobrepasar, algunos, los

14m. Los contenidos de Cu y S en las menas primarias se comportan como se

muestra en la (tabla 3.1).

III.5.1.Características generales del yacimiento Matahambre.



31

Tabla 3.1. Contenidos de elementos meníferos (%) según las zonas del yacimiento Matahambre.

Zona % de Cu % de S % de Pb y Zn

44 0.10 - 2.42 < 0.5 < 0.5

14 hasta 0.4 < 0.5 < 0.5

19 0.15-0.87 < 0.5 < 0.5

30 0.11-30 23 < 0.5

Hasta el cierre de la mina, se extrajeron más de 14,4 millones de toneladas de

menas con contenido promedio de 3-4% de azufre. Existe información de que

se han obtenido contenidos de Au en las menas primarias de 7.42 g/t, mientras

que el concentrado de Ag supera los 100 g/t.

El yacimiento Matahambre, desde el punto de vista geológico, se localiza en las

rocas terrígenas del Jurásico inferior a superior (Formación San Cayetano). A

continuación describiremos las rocas encajantes.

• Areniscas, areniscas-cuarzosas y limo-areniscas

Son rocas de color gris claro, presentan una estructura psamítica y

limopsamítica con una textura estratígraficada.

El cemento es cuarzoso, cuarzo hidromica y cuarzo carbonatado con estructura

porosa.

• Calizas

Rocas de color negro o gris oscuro de estructura pelítica y textura masiva.

• Esquistos carbonoso-arcillosos

Son rocas negras o gris oscuras, finamente estratificadas con arenas finas de

texturas esquistosas. Estas rocas están compuestas por minerales arcillosos

del grupo de hidromica, material arcillo-carbonoso y cuarzo.

III.5.2. Composición y estructura de las rocas encajantes.



32

• Limolitas carbonoso-arcillosas.

Microscópicamente, por su composición mineral y particularidades texturales,

se parece a los esquistos carbonoso-arcillosos. Los granos que forman sus

minerales tienen un tamaño de 0.01-0.1mm. El cemento es basáltico-

microgranular de composición hidromicácea.

De acuerdo a las características de los yacimientos presentes en la región los

cuales se asocian al relieve positivo, adquiere gran importancia el estudio

geomorfológico de la zona de oxidación del yacimiento Matahambre.

El factor litológico, los movimientos tectónicos y la acción diferencial de los

agentes hipergénicos, característicos del clima tropical, en nuestra área de

estudio, que pertenece a las Alturas Pizarrosas del Norte, han modelado de

forma irregular distintos tipos geomorfológicos de elevaciones, pendientes y red

hidrográfica, destacándose dos morfoestructuras principales. Una que cubre la

mayor parte del yacimiento y se desarrolla sobre los sedimentos areno-

esquistosos de la pendiente fuertemente ondulada, de mediana altitud y poco

montañosos. En su parte noroeste se desarrollan suelos de tipo aluvial subtipo

diferenciado, presentando material transportado carbonatado o no

carbonatado. Se extiende con dirección suroeste-noreste y se caracteriza por el

predominio de procesos de erosión-denudación. La red de drenaje es

dendrítica, en algunos lugares subparalelo, se separa de la otra

morfoestructura por el lineamiento tectónico Limonar-Bejuquera, el cual tiene

una falla de sobrecorrimiento.

En el suroeste de su desarrollo es donde mayor afectación ha tenido las formas

de relieve, pues aquí, como producto del proceso minero se construyeron una

serie de instalaciones, viviendas y edificaciones, caminos, carreteras, que de

una forma u otra deformaron las características geomorfológicas naturales.

La segunda morfoestructura se extiende paralelo a la anterior y se caracteriza

por presentar un relieve ondulado con colinas de bajas altitudes que oscilan

entre 25-60 m, pendientes suaves y muy raramente abruptas. Las cimas son

redondeadas, la red hidrográfica es menos densa y tiene lugar la acumulación

III.5.3. Condiciones geomorfológicas del Sector.



33

de sedimentos aluviales, la corteza de intemperismo alcanza una mayor

madurez.

Para el conocimiento de las condiciones hidrogeológicas, muchos autores se

han dedicado a realizar estudios de esta índole con el objetivo de detectar el

nivel de las aguas subterráneas.

Dentro de los límites del área de estudio se separaron dos complejos acuíferos

durante los trabajos de levantamiento a escala 1:50 000 Pinar noroeste.

(Astajov et al, 1982).

• Complejos acuíferos del Miembro Castellanos.

• Complejos Acuíferos de la Formación San Cayetano.

Al considerar San Cayetano y el Miembro Castellanos como una formación los

datos que presentaremos a continuación se caracterizaron como un solo

complejo en este trabajo.

Como resultado de los análisis químicos se determinó que las aguas son

hidrocarbonatadas sódicas magnesianas con una mineralización de 0.05-0.08

g/l. Los procesos hidrogeológicos superficiales juegan un papel importante en

la formación de las zonas de oxidación fundamentalmente en la removilización

de los metales libres de la corteza de intemperismo hacia los horizontes

intermedios e inferiores de esta, propiciando su acumulación y concentración.

En cuanto a la circulación del agua subterránea, no afecta a la zona de

oxidación pues esta muy profunda. Durante la perforación de los 5 pozos en el

área de estudio se hicieron mediciones simultáneas y no se detectó la

presencia de agua subterránea en ninguno de ellos, a pesar de que un pozo R-

4 llegó a 40m de profundidad.

III.5.4. Condiciones hidrogeológicas.

III.5.6. Complejo Acuífero de la Formación San Cayetano y Miembro

Castellanos.



34

No obstante, eso no significa que se deje de prestar atención a los estudios

hidrogeológicos ya que por las características de las rocas de esta zona y la

abundancia de fallas, es posible la acumulación de aguas en grietas y fallas.

Es necesario prestarle especial atención a esta zona dado que aquí es donde

ocurren fundamentalmente todo un grupo de procesos de intercambio

geoquímico que favorecen la incorporación de los metales pesados a las aguas

y al subsuelo. Dentro de los límites del yacimiento Matahambre se observan

un amplio desarrollo de las alteraciones superficiales de las menas sulfurosas

con la presencia de sombreros de hierro, en las zonas de localización de las

vetas más potentes. Esta mineralización se caracteriza por presentar menas

limoníticas y cuarzo-limoníticas masivas, vetíticas, porosas y arriñonadas. Es

también común la presencia de una intensa hematización.

La zona de oxidación del yacimiento en cuestión tiene una potencia que varia

desde 22.8-40 m promediando 29.68 m. Por la longitud alcanza

aproximadamente los 1300m en dirección norte-sur y su ancho mayor

sobrepasa los 700m.

III.5.7. Características de la zona de oxidación.



35

Este capitulo tiene como objetivo dar a conocer los pasos que se desarrollaron

de forma secuencial y que condujeron al logro de los resultados esperados.

Teniendo en cuenta la correspondencia del problema planteado, la información

existente y las herramientas disponibles para la solución de las tareas que

encierra la investigación. Se dividió en cuatro etapas fundamentales: revisión

bibliográfica, trabajos de campo, trabajos de laboratorios y trabajo de gabinete.

Se tomaron muestras sobre la presa de cola, además de analizar los resultados

de un muestreo que se realizó en el año 1997 sobre la zona de oxidación con

el objetivo de evaluar el contenido de plata y oro pero que además se

analizaron los elementos de interés para este trabajo.

Inicialmente los trabajos estuvieron encaminados en la recopilación de

información metodológica y sobre la temática de la investigación; se

consultaron un grupo de informes relacionados con la Minería y el Medio

Ambiente, tanto en el ámbito nacional como internacional para de alguna

manera lograr la mejor comprensión de los objetivos trazados y de esta forma

dar solución al problema planteado de acorde a las necesidades más

apremiantes. En esta etapa se analizaron conceptos básicos de la temática

como:

Medio Ambiente: Sistema global constituido por elementos físicos, químicos,

biológicos, económicos, sociales, culturales y estéticos que interactúan entre sí,

con el individuo y con la sociedad en que vive, determinando su forma,

carácter, comportamiento y supervivencia.

Contaminación: Es la presencia en el ambiente de sustancias, elementos,

energía o combinación de ellos, en concentraciones y permanencia superiores

o inferiores, según corresponda, a las establecidas en la legislación vigente. De

otra manera es la aparición de una cualidad ambiental ante la cual la

comunidad expuesta presenta una respuesta inadecuada.

CAPÍTULO IV: Metodología de los trabajos realizados

IV.1. Revisión Bibliográfica.



36

Clasificación de los contaminantes según su origen: 1.- Contaminantes de Origen Natural.

2.- Contaminantes Generados por la Actividad Humana. Contaminantes de Origen Natural: Son aquellos originados por procesos

naturales tales como: disolución de los componentes de la tierra por el agua,

mezcla de agua con aguas termales, acción de microorganismos en la tierra,

acción de putrefacción, emanaciones gaseosas producidas por algunos

yacimientos minerales, etc.

Contaminantes Generados por la Actividad Humana: Son aquellos

originados por el hombre tanto a nivel industrial como por individuos aislados.

Para conocer acerca de los orígenes de los contaminantes en una industria es

necesario averiguar el proceso de producción en detalle, conocer el estado de

operación, el estado real de las aguas residuales, de las emisiones a la

atmósfera y de los desechos que contaminan a los suelos.

Fuente: http://www.lamolin.edu.precolap/artículo.pdf

Como resultado de esta primera etapa se recopilaron los mapas topográficos

digitales a escala 1: 10 000, 1:25 000 y 1: 50 000, los que servirían de base

para la ubicación del área en el marco regional y para la presentación final de

los trabajos (representación de muestras, ubicación de los yacimientos,

pueblos, etc).

Para esta etapa se realizaron muestreos sistemáticos en los suelos y las aguas

superficiales sobre la presa de cola, en el año 2007 con el objetivo de evaluar

en comportamiento de los metales pesados. En las aguas además de evaluar

en contenido de los elementos, se midió CE, TDS, pH; in situ. También se

retomaron los trabajos de campo realizados el año 1997 sobre la zona de

IV.2. Trabajo de campo.



37

oxidación del yacimiento Matahambre por la Empresa Geominera de Pinar del

Río, al cierre de la mina con el objetivo de evaluar el contenido de oro y plata.

La campaña de muestreo se realizó en el periodo comprendido entre el 30 de

marzo y el 10 de abril de 2007, las muestras colectadas fueron tomadas en su

totalidad sobre la presa de cola (anexo textual # 5).

a) En la zona se colectaron un total de 33 muestras sólidas y líquidas con el fin

de evaluar la problemática ambiental comparando los metales pesados con

los valores de fondo del área de estudio en cuanto a sus niveles y extensión

alcanzados. La distribución quedó hecha de la siguiente manera:

a.1) 28 muestras sólidas, de las cuales 20 son superficiales (0 – 10 cm), (figura 4.1) y 8 se colectaron en un perfil de 180 cm de profundidad, (figura 4.2.).

Figura 4.1. Muestreo superficial (0 – 10 cm) sobre la presa de cola, residuos finos de color gris, sin índices de oxidación.

IV.2.1. Muestreo y tipos de muestreo realizados sobre la presa de cola

(año 2007).



38

Figura 4.2. Muestreo en el perfil de 180 cm en el talud de la presa de cola.

a.2) 5 muestras líquidas de las cuales una corresponde al lixiviado que drena

del talud de la presa de cola, otra es de agua estancada sobre la presa de

cola y las tres restantes son de agua del río hacia donde se vierten los

lixiviados de la presa de cola (figura 4.3)

Figura 4.3. Arroyo que drena del talud de la presa de cola.



39

b) Incluido dentro de estos trabajos se colectaron 4 muestras de rocas (figura 4.4) en un área de mayor escala con el objetivo de determinar las

concentraciones naturales (valores de fondo) de la región y tomarlos como

valores de referencia.

Figura 4.4. Afloramiento donde se muestrearon rocas para análisis de los valores de fondo del área, (areniscas cuarzo feldespáticas).

Los datos que aparecen en el anexo textual # 4 fueron tomados de los

resultados del muestreo que se realizó en afloramientos sobre la zona de

oxidación entre los meses de junio y diciembre del 1997, con el objetivo de

evaluar en contenido de oro y plata. En dichos puntos se llevó a cabo el

muestreo por el método de surco continuo con una profundidad de 3.0 cm, un

ancho de 10 cm, una longitud de 1 m y un peso promedio de 5.76 kg. Estos se

orientaron transversales al rumbo de las estructuras de las zonas

mineralizadas.

IV.2.2. Muestreo y tipos de muestreo realizados en la zona de oxidación

(año 1997).



40

Los trabajos de laboratorio incluyeron los resultados analíticos de muestras

recolectadas en el área de estudio en el año 1997. Estos se agregaron a los

análisis realizados a las muestras que sirvieron de base a la presente

investigación.

A estas muestras se les hicieron análisis químicos para la determinación de oro

y plata; para el oro se utilizó la combinación de ensayo al fuego y absorción

atómica, mientras que la plata se analizó por absorción atómica para su

determinación en menas sulfurosas y menas oxidadas. Paralelamente se

estimaron las concentraciones de diferentes elementos (cobre, plomo, zinc

bario, arsénico, antimonio y fósforo) mediante Espectrometría de Emisión

Atómica con Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-AES), para un total de 42

muestras, dentro de los cuales aparecen los metales pesados que son objeto

de estudio en la presente investigación.

• Preparación de las muestras y determinación de parámetros generales (pH y conductividad eléctrica).

La preparación de las muestras y los análisis de pH y conductividad eléctrica

(CE) se realizaron en el laboratorio de Análisis Físicos y Químicos del Instituto

de Geografía de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

Las muestras sólidas se secaron a temperatura ambiente, se disgregaron, se

tamizaron con malla de 2 mm de diámetro, se homogenizaron y cuartearon.

Las muestras líquidas (lixiviados y agua) fueron filtradas con membrana de

0.45µm.

IV.3. Trabajo de laboratorio.

IV.3.1. Análisis de laboratorio para las muestras de zona de oxidación

(año 1997).

IV.3.2. Análisis de laboratorio para las muestras de la presa de cola (año

2007).



41

Para determinar el pH se prepararon suspensiones de las muestras

homogenizadas en una relación sólido: agua de 1:5, las cuales se agitaron

durante 15 minutos, de acuerdo al método 9045C de la US-EPA (1995). El pH

de las suspensiones (de las muestras sólidas) y de las muestras líquidas

(lixiviados y agua) se determinó con un potenciómetro BECKMAN modelo Φ

720.

Para la determinación de la conductividad eléctrica (CE), se prepararon

suspensiones en una relación sólido-agua de 1:10, las cuales se agitaron

durante 1 hora. Este parámetro en las suspensiones de las muestras sólidas y

líquidas (lixiviados y agua) se determinó con un conductímetro CORNING 441.

• Métodos de análisis de agua.

La temperatura, pH, sólidos disueltos totales (TDS) y conductividad eléctrica

(CE) fueron medidas en el campo, usando un equipo multiparámetros portátil

SenION156 (Hach Company). Antes de la determinación de estos parámetros

en las muestras fue realizada la calibración del equipo con una solución buffer

(pH 4, 7 y 10; con una pendiente de 54.6 mV) y una solución de conductividad

conocida (Standard 1000 µS/cm).

• Análisis químico de las muestras sólidas.

El análisis químico de los componentes mayores fue realizado varias horas

después del muestreo.

El procedimiento volumétrico fue usado para: El bicarbonato, determinado

usando metil naranja, indicador de calcon, para determinación de calcio en

presencia de magnesio. para los sulfuros empleando el método de metileno

azul (EDL = 0.01 mg/L); para el hierro se empleó el método de FerroVer (EDL =

0.02 mg/L); para el cobre se aplicó el método del bicinchominato (EDL = 0.02

mg/L).

• Caracterización química de las muestras.

La caracterización química de las muestras sólidas y líquidas se realizó en

Canadá, en el laboratorio denominado “Activation Laboratories”. Las muestras



42

sólidas fueron digeridas con agua regia (combinación de HCl y HNO3

concentrados) para su análisis. Los métodos que se aplicaron fueron:

Espectrometría de Emisión Óptica con Plasma Acoplado Inductivamente y

Espectrometría de Masa con Plasma Acoplado Inductivamente. También se

realizó análisis de Difracción y Fluorescencia de Rayos X en el Laboratorio de

Petrología de la facultad de Geología, en la Universidad Nacional Autónoma de

México (UNAM).

Una vez cumplidas las etapas anteriores se procesa la información obtenida,

con el fin de evaluar los niveles y posibilidades de extensión de la

contaminación por metales pesados en suelos y aguas.

Es necesario aclarar que para en caso de la evaluación de los niveles y posible

extensión de los metales pesados en las aguas, se analizaron un grupo muy

pequeño de muestras, y los resultados obtenidos a través de los diferentes

tipos de análisis que se hicieron como pH, CE no parece tener importancia a la

hora de dar respuesta los objetivos trazados, ya que el pH por ejemplo en

todos los casos, excepto en una muestra esta por encima de 4,5, por lo que se

decidió centrar nuestra atención en la interpretación de los datos de la

muestras sólidas.

Estos análisis se llevaron a cabo utilizando los programas SPSS 13.0 for

Windows y Statistica 6, para la representación de los datos se empleó Surfer 8.

Además se aplicaron técnicas de estadística básica, las cuales permitieron

describir las variables de forma individual y comprobar que la mayor parte de

las variables presentan distribuciones que no se ajustan a una distribución

normal, con alta variabilidad, lo que impidió el uso generalizado de técnicas de

geoestadística lineal. Se emplearon técnicas multivariadas, específicamente el

método de interdependencia, (análisis de los componentes principales y

análisis de los factores), este método permite dentro de un grupo grande de

variables identificar cuales están relacionadas, como lo están y porque. El

IV.4. Trabajo de gabinete.

IV.4.1. Análisis estadístico elemental y multivariado.



43

mismo da además la posibilidad de analizar interrelaciones entre un número

elevado de variables métricas explicando dichas interrelaciones en términos de

un número menor de variables denominadas factores o componentes

principales (Salvador, 2000).

La razón de ser de estos métodos radica en un mejor entendimiento del objeto

de estudio a la hora de obtener la información ya que por los métodos

estadísticos univariantes no se puede conseguir.

Para la construcción de los mapas y gráficos se utilizaron los software AutoCad

Map 2000, MapInfo v. 7.5 SCP, Surfer 8 y Grapher 4. Como base de datos se

contó con el modelo digital del terreno (MDT) de Pinar del Río, la red de

drenaje, pueblos, caminos y carreteras del área de estudio también estaban

digitalizados, lo que facilitó en gran medida la representación grafica de los

trabajos. Entre estos se presentan:

• Mapa general del muestreo de zona de oxidación y presa de cola.

• Mapa de ubicación de muestras de agua.

• Mapa de representación de la dirección predominante del drenaje fluvial.

Para la representación de la distribución espacial de los datos no se hicieron

mapas de contorno, sino mapas de puntos. Se decidió no utilizar métodos

geomatemáticos como el inverso de la distancia y el kirgeaje por la alta

variabilidad espacial de las muestras estudiadas, para el caso de la zona de

oxidación y para el caso de la presa de cola por el numero limitado de muestras

evidenciándose en la estadística básica, pues en todos los casos el coeficiente

de variación fue superior a 1. Además los semivariogramas no presentaron

estructuras definidas en ningún caso. El antimonio, fue la única variable

estudiada con la que se pudo lograr un semivariograma estructurado y por

ende se aplicó el método de Krigeaje, con el objetivo de encontrar la mejor

estimación posible a partir de la información disponible, pero teniendo en

cuenta que la mayor parte de las muestras presentaban alta variabilidad

espacial y partiendo de los objetivos de la investigación trazada para esta etapa

(representar información), se decidió no profundizar en la aplicación de estos

métodos, representando las muestras a través de mapas de puntos.

IV4.2. .Confección de los mapas.



44

La tabla 5.1 que se representa a continuación muestra los metales pesados

que aparecen en el área de estudio, teniendo en cuenta que a este grupo se

suman aquellos elementos que tienen una densidad igual o superior a 5 g/cm3

cuando está en forma elemental, o cuyo número atómico es superior a 20

(excluyendo a los metales alcalinos y alcalino-térreos). Junto a estos metales

pesados hay otros elementos químicos que aunque son metales ligeros o no

metales se suelen englobar con ellos por presentar orígenes y

comportamientos asociados; es este el caso del As, B, Ba y Se.

Fuente: http://www.lenntech.com/español/metales%20pesados.htm

Tabla 5.1. Metales Pesados presentes en el área de estudio.

Elemento Densidad: 3cmg Número

Atómico

Plata (Ag) 10.5 47

Arsénico (As) 5.72 33

Antimonio (Sb) 6.68 51

Cobre (Cu) 8.96 29

Plomo (Pb) 11.35 82

Zinc (Zn) 7.13 30

Bario (Ba) 3.59 56

Níquel (Ni) 8.9 28

CAPÍTULO V: Análisis y discusión de los resultados.

V.1. Metales pesados que aparecen en el área de estudio



45

El mapa que se representa a continuación contiene de forma general las

muestras sólidas que se tomaron en el área de estudio, tanto en la presa de

cola como en la zona de oxidación. Cada uno de los marcos trazados en la

figura, tiene las coordenadas que se usaron a la hora de los trabajos de

detalles para cada una de las zonas, en particular.

197000 197200 197400 197600 197800 198000 198200 198400 198600 198800 199000

308600

308800

309000

309200

309400

309600

309800

310000

310200

310400

310600

310800

311000

50 m60 m70 m80 m90 m100 m110 m120 m130 m140 m150 m160 m170 m180 m190 m200 m210 m220 m230 m240 m250 m260 m

0 m 200 m 400 m 600 m

Leyenda

Muestras de residuos(presa de cola)

Muestras sólidas(zona de oxidación)

Yacimiento Matahambre

Minas de Matahambre

Ríos

Área de trabajoen limites de la(presa de cola)

Área de trabajo en limites de la(zona de oxidación)

Figura 5.1. Representación de los puntos de muestreos realizados en el área de estudio.

V.2. Mapas de representación de los datos



46

La figura 5.2 representa las muestras líquidas en aguas estancadas, ríos y

arroyuelos cercanos, los cuales en su mayoría drenan de los posibles focos

contaminantes (presa de cola y zona de oxidación), los valores de pH que se

midieron en cada uno de los puntos, ninguno está por debajo de 4,5 excepto la

muestra número 2, con pH= 3.2 que proveniente de aguas del arroyo que

drena del talud de la presa de cola en época de lluvia.

197000 197200 197400 197600 197800 198000 198200 198400 198600 198800 199000

308600

308800

309000

309200

309400

309600

309800

310000

310200

310400

310600

310800

311000 A1A2

A3A4

A8

A10

A7

A6

A9


0 m 200 m 400 m 600 m

Leyenda


Minas de Matahambre

RíospH: 2.5-4.5 pH: 4.5-8

Figura 5.2. Ubicación de muestras de agua (pH) en la zona minera de Matahambre.



47

Según Ferguson, K. D y Ericsson, P.M. (1988), los valores que tienen pH> 4.5,

entran en una etapa donde los sulfatos y el Fe que puedan existir, presentan

poca o ninguna acidez y las reacciones que puedan tener lugar estarán regidas

por oxidación bacteriana directa (en nuestro caso 9 de las 10 muestras

presentes están en esta condición), y cuando el pH está entre 2.5-4.5, se

producen altos niveles de sulfatos y la acidez y el Fe total aumentan, la relación

Fe3+/Fe2+ es baja. Esta etapa ocurre predominantemente por la actividad de los

ferroxidantes.

El principal factor que provoca la migración de los metales pesados en el área

esta dado por los procesos de oxidación de los sulfuros metálicos

presentes en la zona de oxidación y la presa de cola, que a su vez genera

drenaje ácido de mina (DAM), afectando desde el subsuelo hasta la

atmósfera, incluyendo a los cuerpos de aguas superficiales y subterráneos

(figura 5.3).

Figura 5.3. Lixiviado que drena del talud de la presa de cola, pH = 3.2

V.3. Factores que provocan la migración de los metales pesados.



48

Como se ha venido tratando el yacimiento Matahambre lleva algo más de una

década de frenadas sus puertas a la producción, pero por otro lado no ha

ocurrido así con los factores que provocan la migración de ciertos metales,

pues que no se han tomado las medidas capaces de evitar la ocurrencia de

una serie de procesos que conllevan a la contaminación de los suelos en dicha

área.

Producto a los trabajos de ejecución, explotación y abandono quedaron al

descubierto grandes volúmenes de suelos, que bajo la acción de los agentes

hipergénicos han provocado la oxidación (principalmente de la pirita) creándose

condiciones de (liberación de ácido sulfúrico y de Fe3+), este hierro libre pasa a

una forma más estable, formando óxidos de hierro (FeOOH), como la goethita,

hematina, y jarosita (figura 5.4), pero por otra parte el ácido sulfúrico que se

genera provoca el descenso el pH y esto hace que otros sulfuros metálicos se

oxiden, con la subsecuente liberación de sus metales pesados como el plomo

(presente en la galena (PbS), y el arsénico (presente en la arsenopirita

(FeAsS).

Figura 5.4. . Proceso de oxidación de la pirita, creándose condiciones de liberación del ácido sulfúrico y de Fe3+.

Por esto y por las características propias del tipo genético de yacimiento,

(sulfuroso), en el área de estudio el proceso de drenaje ácido de mina se verá

favorecido en gran medida y pasará a ser el principal factor que provoca la

migración de los metales pesados.

FeS2 + H2O + 7/2 O2 ⇔ Fe2+ + 2 SO42- + 2 H+

Fe2+ + 1/4 O2 + H+ ⇔ Fe3+ + 1/2 H2O

Fe3++ 2 H2O ⇔ αFeOOH (s) + 3 H+

Ácido



49

Una vez analizados los factores propios de la composición mineral de la mena,

es necesario tener en cuenta cuanto va a favorecer la migración de los metales

las rocas presentes en el área, que se traduce a la existencia o no de potencial

de neutralización natural. La litología del área está conformada por la

Formación San Cayetano, (areniscas y limolitas), (figura 5.5), la cual no

presenta potencial de neutralización, ya que tanto las areniscas como las

limolitas son muy estables a los pH bajos que se pueden estar generando, por

lo tanto se verá favorecida la migración en gran medida, una vez que se den

los procesos de oxidación y queden libres los metales pesados desde el punto

de vista natural.

Figura 5.5. Muestra de roca, arenisca de la Formación San Cayetano de grano

muy fino, yacimiento Matahambre.

De manera general se puede decir que la principal forma de incorporación de

los metales en nuestra área, está dado por el transporte fluvial de los

residuos mineros (presa de cola) y la propia zona de oxidación, a través de

arroyos y cañadas que drenan el sitio en dirección SW-NE (figura 5.6). Esto

ocurre fundamentalmente durante la época de lluvia, transportándose las

partículas de los contaminantes desde los taludes hacia zonas de baja energía.

V.3.1. Evaluación del potencial natural de neutralización.

V.4. Formas de incorporación de los metales pesados desde sus fuentes

potenciales, a los diferentes medios en el área de estudio.



50

El agua residual, proveniente de la zona cercana a los tanques de flotación y la

zona de oxidación, provocan la incorporación de metales pesados a los

arroyuelos y ríos, los cuales se ven favorecidos por el drenaje ácido de mina,

generado por los procesos de oxidación que ocurren en este tipo de roca con

alto contenido de sulfuros metálicos una vez expuestos a la superficie.

197000 197200 197400 197600 197800 198000 198200 198400 198600 198800 199000

308600

308800

309000

309200

309400

309600

309800

310000

310200

310400

310600

310800

311000


0 m 200 m 400 m 600 m

Leyenda


Minas de Matahambre

RíosDirección del transporte fluvial

Muestras de residuos (Presa de cola)

Muestras sólidas (zona de oxidación)

Figura 5.6. Mapa del área de estudio que representa la dirección predominante

del drenaje fluvial.



51

Es necesario destacar que el transporte eólico actualmente no juega un papel

determinante en cuanto a la incorporación de metales pesados en el área, a

pesar de que en otras partes del mundo este tipo de migración se hace notar,

pues los residuos mineros de las presas de cola, poseen un tamaño muy

pequeño en sus partículas. En nuestro caso particular las condiciones no se

ven favorecidas dado dos causas fundamentales: la primera es que la

vegetación cubre gran parte de las áreas que se han determinado como

vulnerables, por lo que se puede decir que de existir no alcanzará un área que

represente peligro en cuanto al volumen que este es capaz de transportar y la

segunda causa fundamental está dada por la ubicación geográfica de la presa

de cola ya que los residuos mineros del yacimiento Matahambre se depositaron

en una depresión del relieve, lo que impide que el viento actúe directamente

sobre los depósitos que la conforman, y por lo tanto la posibilidad de que la

energía eólica ejerza un papel regulador a la hora de hablar de migración de

los residuos es muy baja (figura 5.7).

Presa de cola Matahambre,

cubierta de vegetación

Afectación del suelo por dispersión eólica de los residuos

desprovista de vegetaciónPresa de Cola

(a) (b)

Figura 5.7. Comparación de contaminación por energía eólica, (a) presa de cola

en México, (residuos mineros El Fraile) desprovista de vegetación, (b) presa de cola del yacimiento Matahambre, cubierta por vegetación.



52

En este epígrafe se evaluaron una serie de parámetros mediante los cuales se

pudieron demostrar la existencia de contaminación por metales pesados en el

área de estudio, como por ejemplo la comparación de los resultados de los

análisis de los elementos con normas internacionales. Aplicación de técnicas

estadísticas, entre otros tipos de análisis.

En la tabla 5.2 se observa como los metales tanto en la presa de cola como en

la zona de oxidación presentan una elevada abundancia con respecto al

contenido en las rocas muestreadas, las cuales establecen los niveles de fondo

en el área.

Tabla 5.2. Niveles de fondo, según rocas muestreadas y valores medios de concentración tomados de la zona de oxidación y la presa de cola.

Muestras de Roca (Niveles de fondo) Elementos

R.1 R.2 R.3 R.4

Rocas Sedimentarias. Clarke (ppm)

V. Medios (Z. Oxidación)

(ppm)

V. Medios (P. Cola)

(ppm)

Ag (ppm) 0.064 0.012 0.17 0.03 0.44 (areniscas) 0.42 2.1

Cu (ppm) 10 22.4 16 20.5 5 7 (arcillas) 824 761

Zn (ppm) 24.6 124 47.3 22.2 22 (areniscas) 195 98

As (ppm) 0.6 1.5 4,2 9.7 6.6 (arcillas) 388 106.4

Sb (ppm) 0.08 0.07 0.51 0.36 1.0 (arcillas) 10.8 0.7

Pb (ppm) 2.27 6.97 130 9.31 20 (areniscas) 180 14.8

Ba (ppm) 25.7 257 46.3 285 170 (areniscas) 186 26

Ni(ppm ) 15.8 77.5 21.5 3.6 20 (areniscas) ---- 33.9

Las concentraciones de los elementos en las rocas están por debajo de los

valores medios de las concentraciones en las áreas contaminadas,

principalmente para el caso del cobre, el arsénico y el zinc, estos además

superan las concentraciones para el clarke en rocas sedimentarias. El antimonio,

el plomo y la plata sobrepasan los niveles naturales pero ya en una menor

concentración. El Ni presente en la presa de cola está por encima de todos los

V.5. Evaluación del grado de contaminación de los metales pesados en el

área de estudio.

V.5.1.Comparación de las concentraciones de las rocas muestreadas en el

área, con las concentraciones de los valores medios en la presa de cola y

la zona de oxidación.



53

valores, tanto para las rocas como para el clarke en rocas sedimentarias,

excepto para la muestra de roca (R2). El bario por su parte tiende a disminuir la

concentración en las zonas contaminadas respecto a las muestras de rocas (R2

y R4), este comportamiento bien puede estar justificado por varias razones,

primero porque el Ba no forma parte de los elementos meníferos, por lo tanto

son normales sus bajas concentraciones con respecto a las rocas. Segundo, por

sustitución isomórfica el Ba puede remplazar al K presente en las areniscas

cuarzo feldespáticas, las cuales son muy abundantes en el área y aparecen

formando parte de las rocas encajantes. Para el caso de la (R1) el Ba no

presenta altos contenidos, pues es una caliza, ni siquiera esta por encima del

clarke normal para las rocas carbonatadas (120 ppm). Las altas concentraciones

de Cu, se corresponden con la mineralogía del yacimiento Matahambre (figura 5.8 y 5.9).

0.0000

100.0000

200.0000

300.0000

400.0000

500.0000

600.0000

700.0000

800.0000

900.0000

R.1 R.2 R.3 R.4 V MediosZO

V MediosPC

Cu (ppm)Zn (ppm)As (ppm)Pb (ppm)Ba (ppm) Ni (ppm)

Figura 5.8. Gráfica que representa el contenido de metales pesados (Cu, Zn, As, Pb, Ba, Ni) de las zonas afectadas comparado con los resultados de las concentraciones naturales en las rocas.



54

0.0000

2.0000

4.0000

6.0000

8.0000

10.0000

12.0000

R.1 R.2 R.3 R.4 V Medios(Z.O)

V Medios(P.C)

Ag (ppm)Sb (ppm)

Figura 5.9. Gráfica que representa el contenido de metales pesados (Ag, Sb) de

las zonas afectadas comparado con los resultados de las concentraciones naturales en las rocas.

Una vez comparados los contenidos en las áreas contaminadas con las áreas

naturales (muestras de rocas) se pasó a comparar estas concentraciones

anómalas con una serie de normas internacionales (tabla 5.3).

Tabla 5.3. Umbrales de concentración de metales que se consideran excesivos en suelos para diferentes normas (ppm).

Metales pesados

Holanda (contaminación

demostrable)

Holanda (necesidad de saneamiento)

UE (máximo

permitido)

Valores medios

Z. Oxidación

Valores medios P. Cola

Cu 50 500 140 824 761

Zn 200 3000 300 195 98

As 20 50 --- 388 106

Pb 50 600 300 180 14.8

Ba 200 2000 --- 186 26

Ni 50 500 30-300 --- 33.9

Tomado de: http:///www.unex.es/edafo/metales pesados. htm.



55

En la tabla anterior se observa que el Cu, As, Pb sobrepasan el primer valor, es

decir, lo que indica que los valores medios de concentración de estos

elementos en el área de estudio están por encima del nivel que indica que hay

contaminación demostrable, además para el caso del cobre y del arsénico tanto

en la presa de cola como en la zona de oxidación los valores están por encima

del rango que indican que el suelo debe ser saneado. Para profundizar más en

cuanto a los valores anómalos de las concentraciones de los elementos se

confeccionaron una serie de mapas que se presentan el los siguientes

epígrafes pero antes se aplicaron una serie de procesamientos y análisis

geoestadísticos para llegar a una conclusión más sólida acerca te este tema

que ocupa un lugar medular en dicho trabajo.

El procesamiento estadístico consistió en la aplicación de varias técnicas que

permitieran valorar el nivel de interdependencia de los elementos

contaminantes en la zona de oxidación y la presa de cola.

• Análisis de correlación de Pearson.

Una vez aplicada la matriz de correlación de Pearson (tabla 5.4), se determinó

que de manera general la correlación es relativamente buena. Para el caso de

la correlación entre los elementos Ag-As, Ag- Sb, As-Sb, Sb- Pb, Cu-Zn, Zn- Ni,

es buena pues esta por encima de 0.7. Entre la Ag-Cu, Ag-Pb, As-Cu, As-Pb,

Sb-Cu, Cu-Pb, Pb-Zn existe una relación relativamente buena, la cual oscila

entre 0.5 – 0.7. Las restantes correlaciones entre los elementos son muy

débiles. El Ba no presenta relación significativa con otros elementos debido a

que este aparece fundamentalmente formando parte de la roca de caja y no de

los elementos meníferos, como cada uno de los demás elementos.

V.5.2. Procesamiento estadístico.



56

Tabla 5.4. Matriz de correlación de Pearson con los metales pesados presentes en el área de estudio.

Ag As Sb Cu Pb Zn Ba Ni

Ag 1,0

As 0,96 1,0

Sb 0,96 0,90 1,0

Cu 0,58 0,65 0,52 1,0

Pb 0,67 0,61 0,73 0,65 1,0

Zn 0,16 0,23 0,11 0,79 0,58 1,0

Ba -0,30 -0,34 -0,14 -0,21 -0,05 -0,03 1,0

Ni -0,06 -0,06 -0,06 0,49 0,31 0,76 0,14 1,0

• Análisis de los factores

Unido a los resultados anteriores, se aplicó el análisis de factores para los

elementos analizados, tanto en la zona de oxidación como en la presa de cola,

a través de los cuales se pudieron establecer vínculos entre los elementos con

cierta afinidad y que se encuentran dentro de los mencionados en la norma,

con vistas a lograr una mejor representatividad de los datos, mostrando en

cada uno de los casos, los elementos que tienen cierta relación por medio de

los scores de los factores que no son más que la representación de varios

elementos en función de una sola variable (anexo textual 4.a y 5.a).



57

Tabla 5.5. Cargas de los factores (zona de oxidación).

En la tabla 5.5 Se puede apreciar a partir del análisis de las cargas de los

factores que, el factor 1 relaciona principalmente al As, Cu, Pb y Sb, en el caso

del antimonio no se representó en los mapas que aparecen a continuación,

pues no aparece dentro de la tabla de normas, por la cual se definieron los

umbrales anómalos para la representación en los mapas. Mientras tanto, el

factor 2 vincula al Zn y Ba preferentemente, no se representó un tercer factor

pues no tuvo significación para la asociación de elementos.

Según la figura 5.10, el comportamiento de la contaminación por metales

pesados para la asociación de elementos dada por el factor 1, permite apreciar

que en la zona de oxidación las áreas de menor contaminación se emplazan en

zonas de cotas medias, lo cual parece estar dado por la intensa dispersión de

los elementos bajo el efecto de los agentes exógenos. Contrariamente a esto

se aprecian concentraciones máximas en las cotas más elevadas (zonas de

aporte afloradas) provocado por la presencia de abundantes hidróxidos de

hierro, capaces de adsorber cantidades significativas de los elementos

lixiviados, así como en las zonas erosionadas que siguen la dirección de las

cañadas, donde las rocas están intensamente hematitizadas.

De las 42 muestras solo quedan cinco fuera del área con marcada

contaminación. Debido a esto se puede decir que en la zona de oxidación hay

una elevada concentración anómala de metales pesados, destacándose el

cobre, pues en 13 muestras alcanza valores que indican que el suelo debe ser

saneado, 20 de ellas poseen valores de contaminación demostrable y solo

ocho están en el rango de los valores que no ofrecen contaminación (< 50)

Variable Factor 1 Factor 2

As -0,738782 -0,237522

Sb -0,715637 0,412246

Ba 0,115754 0,750072

Cu -0,798592 -0,366499

Pb -0,708007 0,289966

Zn -0,458070 0,769339



58

ppm. Para el caso del As aunque 19 muestras alcanzan el rango que indica

que el suelos debe ser saneado, Por su parte el Pb solo alcanza una muestra

el máximo en la en suelo debe ser saneado, una alcanza concentraciones con

contaminación demostrable y las demás están por debajo de estos valores, por

lo que se puede decir que de los tres elementos que se relacionan dentro del

factor 1, este es el que ha de ser considerado el que menor grado de

contaminación ejerce sobre la zona. (El Sb no se analizó pues no se conocen

los rangos de contenidos anómalos ya que no aparece dentro de los metales

que describe las normas de la tabla 5.3 por lo tanto no se decidió incluir dentro

del análisis de los mapas para evitar mostrar valores incorrectos), (figura 5.10).

197800 198000 198200 198400

309000

309200

309400

309600

309800

310000

310200

10m

30m

50m

70m

90m

110m

130m

150m

170m

190m

210m

230m

250m

Factor 1

(-3.69)- (-0.5)

(-0.5) - (0.72)

(0.72) - (0.79)

(0.79) - (0.89)

197800 198000 198200 198400

309000

309200

309400

309600

309800

310000

310200

Cu Pb As

< 200 ppm

200 - 300 ppm

300 - 3000 ppm

> 3000 ppm

< 50 ppm

50 - 300 ppm

300 - 600 ppm

> 600 ppm

< 20 ppm

20 - 50 ppm

50 - 2000 ppm

>2000 ppm

10m

30m

50m

70m

90m

110m

130m

150m

170m

190m

210m

230m

250m

Zona de mayor contaminación

0 m 200 m 400 m 600 m0 m 200 m 400 m 600 m

Figura 5.10. Mapa de contaminación para Cu, Pb, As y factor 1 (Zona de oxidación).



59

Nota: Para la descripción de las muestras se han venido empleando los términos,

contaminación demostrable y los suelos han de ser saneados, para cada uno de los

casos el autor se refiere a la descripción de los valores que se hace alusión en la

tabla 5.3 y que a su vez indica el rango de valores a los que se refrieren estos

términos y que también aparecen en la leyenda de los mapas.

Según la figura 5.11, para el caso de los elementos relacionados en el factor 2 se

puede observar cómo a diferencia del mapa anterior, la contaminación casi no es

apreciable. De las 42 muestras 36 quedan fuera del área con marcada

contaminación, por lo tanto se puede decir que en la zona de oxidación hay una

baja concentración de Ba y Zn. El Ba no tiene valores que indique que el suelo debe

ser saneado, solo presenta contaminación demostrable en 13 de sus muestras, las

demás no poseen contaminación. Por su parte el Zn alcanza 5 valores que indican

que los suelos deben ser saneados, 2 muestran indican que hay contaminación

demostrable, mientras que las demás están por debajo de estos valores.



60

197800 198000 198200 198400

309000

309200

309400

309600

309800

310000

310200

10m

30m

50m

70m

90m

110m

130m

150m

170m

190m

210m

230m

250m

BaZn

< 50 ppm

50 - 500 ppm500 - 2000 ppm

> 2000 ppm

< 200 ppm

200- 300 ppm

3000 - 3000 ppm

>3000 ppm

10m

30m

50m

70m

90m

110m

130m

150m

170m

190m

210m

230m

250m


197800 198000 198200 198400

309000

309200

309400

309600

309800

310000

310200

-(1.82) - (-0.01)-(0.01) - (0.09)

(0.09) - (0.57)(4.07)- (5)

Factor 2

0 m 200 m 400 m 600 m 0 m 200 m 400 m 600 m

Figura 5.11. Mapa de contaminación para Zn y Cu y factor 2 (zona de oxidación).

Mediante el análisis de factores al igual que para los elementos analizados en

la zona de oxidación se establecieron los vínculos entre los elementos que se

relacionan y que aparecen enumerados en la norma, para presa de cola (tabla 5.6). Tabla 5.6. Cargas de los factores (presa de cola).

Variable Factor 1 Factor 2 Factor 3 Ni 0,14559 0,811557 0,149438 Cu 0,82585 0,454432 0,192139 Zn 0,43509 0,781842 0,428218 As 0,92807 -0,306847 0,066039 Sb 0,83953 -0,511264 0,023638 Ba -0,29858 0,287939 -0,212194 Pb 0,72391 -0,104302 0,476669



61

En la presa de cola, a diferencia de la zona de oxidación las muestras se

tomaron sobre la misma cota, además como es de esperar las concentraciones

deben ser superiores y comportarse de una manera más homogénea, dado

que los residuos que aquí se depositaron provienen directamente de la zona

mineralizada y fueron expuestos a procesos de trituración y molienda en

diversos grados. Por lo que es posible apreciar como para el factor 1 del área

delimitada por la presa de cola abarca casi todas las muestras, hacia la parte

sureste existe una tendencia a la disminución de la concentración de los

elementos del área, provocado por los procesos de lixiviación que aquí tienen

lugar, pues esta zona se encuentra modelada en gran medida por cárcavas y

cañadas que se formaron por los procesos de escurrimiento superficial cuando

tienen lugar las precipitaciones y con estas migran los elementos que quedan

liberados bajo la acción del drenaje ácido de mina (figura 5.12).

197400 197600 197800 198000310400

310600

310800

311000

311200

10m

30m

50m

70m

90m

110m

130m

150m

170m

190m

210m

230m

250m

< 50 ppm < 50 ppm50 - 300 ppm

300 - 600 ppm> 600 ppm

< 20 ppm

20 - 50 ppm

50 - 2000 ppm> 2000 ppm

197400 197600 197800 198000310400

310600

310800

311000

311200

Factor 1

0.12 - 2.21

(-0.15) - (0.12)

-(1.1 -(- 0.15)

-(1.24) - (- 1.1)

0 m 200 m 400 m 600 m 0 m 200 m 400 m 600 m

> 2000 ppm

500 - 2000 ppm

50 - 500 ppm

As Cu Pb


10m

30m

50m

70m

90m

110m

130m

150m

170m

190m

210m

230m

250m

5.12. Mapa de contaminación para As, Cu, Pb y factor 1 (presa de cola).



62

Para el caso de los elementos del factor 2 (Zn, Ni), el rango de valores con

altas concertaciones anómalas es menor que para el factor 1 de la presa de

cola, y como es de esperarse los valores más altos aparecen hacia el oeste,

delimitando un área mucho menor y los más bajos aparecen en la parte

sureste, provocado por los procesos de lixiviación que tienen lugar en el Zn y el

Ni, estos elementos se liberan con alta facilidad incorporándose a los suelos y

a las aguas (figura 5.13). Para el níquel los bajos valores se deben además al

tipo de yacimiento, en este caso de Cu, y que frecuentemente suele estar

acompañado por Pb, As, Sb.

197400 197600 197800 198000310400

310600

310800

311000

311200

-1.80 - (-1.65).

-1.65 - (-1.11).

-1.11- 0.69

0.69 - 1.95

Factor 2

10m

30m

50m

70m

90m

110m

130m

150m

170m

190m

210m

230m

250m

197400 197600 197800 198000310400

310600

310800

311000

311200


> 3000 ppm

300 - 500 ppm

200 - 300 ppm

< 200 ppm

Zn Ni

> 500 ppm

300 - 500 ppm

50 - 300 ppm

< 50 ppm

0 m 200 m 400 m 600 m 0 m 200 m 400 m 600 m

10m

30m

50m

70m

90m

110m

130m

150m

170m

190m

210m

230m

250m

Figura 5.13. Mapa de contaminación de Ni, Zn y factor 2 (presa de cola).



63

Para esta etapa se confeccionó un perfil de 180 cm de profundidad en el talud

de la presa de cola con el objetivo de evaluar la posible existencia de zonación

vertical provocada por los procesos de oxidación que tienen lugar en el área y

de ser así, valorar el comportamiento de los metales pesados en cada una de

ellas (figura 5.14).

Figura 5.14. Perfil de 180 cm tomado en el talud de la presa de cola del yacimiento Matahambre.

V.6. Análisis del comportamiento de los metales pesados para el perfil de

180 cm de profundidad en el talud de la presa de cola.



64

Además para comprender los procesos de movilización, retención y

neutralización que tienen lugar en los mismos, se realizó la caracterización

mineralógica en cuatro de las muestras del talud (perfil) mediante Difracción de

Rayos X (DRX), (tabla 5.7) y Microsonda electrónica de Barrido (MEB), (figura 5.15 y 5.16).

Tabla 5.7. Resultados mineralógicos mediante Difracción de Rayos X.

Muestra Profundidad en el perfil

Minerales primarios

Minerales secundarios

M8 30 - 50 cm Cuarzo Clinocloro

M10 70- 90 cm Cuarzo, pirita Clinocloro, goethita, jarosita, hematita

M11 90-110 cm Cuarzo Clinocloro, celestina con Ba, goethita.

M13 140-160 cm Cuarzo, pirita Clinocloro

En las muestras de la parte superior del perfil (M8), que es la más oxidada, se

detectaron minerales primarios estables como el cuarzo y minerales

secundarios formados a partir de los procesos de oxidación que están teniendo

lugar. En estas capas superiores no hay presencia de pirita ya que ésta ha sido

oxidada a partir del oxígeno y el agua, accesibles a esta primera parte del

corte.

En la parte media del perfil o zona de transición (M10 y M11), encontramos una

capa endurecida formada a partir de la precipitación de minerales secundarios

de hierro: goethita, jarosita, (figura 5.15) y hematita, que se forman a partir del

Fe libre procedente de minerales primarios oxidados (sulfuros de Fe). Estas

capas de hierro o “hardpan” (capa o plancha dura) han sido citadas en otros

estudios de residuos mineros inactivos (Lin, 1997; Jonson, 2000; Holmstrom et

al., 2001; Ljungberg, 2001 y Romero, 2004). En los residuos del área de

estudio, estas capas están formadas fundamentalmente por goethita con un

ligero aumento del pH (anexo textual # 7). Estos precipitados de Fe tienen una

alta capacidad de adsorción y coprecipitación de metales como: As, Cu y Zn

(Lin 1997), por lo tanto, proporcionando así un mecanismo natural de

atenuación de Elementos Potencialmente Tóxicos (EPTs) (figuras 5.15 y 5.16).



65

En las zonas profundas de los residuos (M13), o zona de residuos inalterados,

el suministro de oxígeno y agua es son muy bajos. Por lo tanto, los procesos de

oxidación son menores y aparecen minerales primarios como la pirita. Se

realizaron análisis de la capa de hierro cementada (M10) mediante MEB para

estudiar el comportamiento de los minerales que se forman en ella y comprobar

si existe retención de metales en los minerales secundarios y se localizaron

minerales secundarios de Fe, que retienen Cu (figura 5.15 y 5.16).

Figura 5.15. Identificación, en base a microanálisis por MEB-EDS, de procesos de retención de Cu en minerales secundarios de Fe.

Figura 5.16. Identificación, basándose en Microanálisis por MEB-EDS, de jarosita que retiene Cu.

En las figuras 5.16 y 5.18 correspondiente al perfil de 180 cm en el talud de la

presa de cola, se puede ver como el comportamiento de todos los metales

presentes tienen una tendencia similar. En la zona de oxidación presentan

bajas concentraciones, producto a los procesos de lixiviación y/o precipitación

de los sulfuros metálicos, en la zona de transición comienzan a aumentar las

concentraciones hasta alcanzar sus máximos valores en la capa intermedia



66

(M10), (M11). Está capa se forma debido a la presencia Fe3+ y ausencia de

oxígeno y agua. Estas condiciones inhiben la oxidación de sulfuros e

incrementan el pH hasta valores cercanos al neutro, lo que provoca la

precipitación de Fe3+, que da lugar a goethita, jarosita y hematita, entre otros

minerales de Fe, con trazas de Cu, Zn, Ag, As, Pb. La precipitación de estos

minerales de Fe en la matriz porosa forma un cemento que modifica la

permeabilidad y, por lo tanto, restringe la difusión del oxígeno y agua actuando

como una barrera de acumulación de metales, ya que estos precipitados de Fe

tienen una alta capacidad de adsorción y coprecipitación de Cu, Zn y As

(Lin,1997).

Por ultimo se puede observar como una vez que se pasa a la zona de residuos

inalterados el contenido aumenta para todos los metales debido a que en esta

zona no alcanzan a intervenir del agua y el oxígeno y por lo tanto los procesos

de oxidación se ven frenados y consigo la movilización de los metales que aquí

se presentan. Por lo tanto, las capas cementadas de Fe en los residuos de

Matahambre, juegan un papel muy importante en la retención de Cu.

0 100 200 300Zn (ppm)

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

Pro

fund

idad

, cm

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

0 100 200 300

Pb*10 (ppm)

Zona de oxidación

Zona de transición

Zona de residuos inalterados

0 1 2 3 4

Ag (ppm)

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

Pro

fund

idad

, cm

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

0 1 2 3 4

Sb (ppm)

(a) (b)

Zona de oxidación

Zona de transición


Leyenda:Leyenda:

Contenido de Zn (ppm)Contenido de Pb (ppm) Contenido de Ag (ppm)

Contenido de Sb (ppm)

Figura 5.17. Comportamiento de los elementos en el perfil de 180 cm (presa de cola). (a) Zn – Pb, (b) Ag - Sb.



67

0 1000 2000 3000Cu (ppm)

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

Prof

undi

dad,

cm

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

0 1000 2000 3000

As*10 (ppm)

Zona de oxidación

Zona de transición


8 9 10 11 12Fe (%)

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

Prof

undi

dad,

cm

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

8 9 10 11 12

Fe (%)

0 4 8 12

Zona de oxidación

Zona de transición


Leyenda:

Contenido de Cu (ppm)

Contenido de As (ppm)

Contenido de Fe (ppm)

Leyenda:(a) (b)

Figura 4.18. Comportamiento de los elementos en el perfil de 180 cm, (presa de cola). (a) Cu – As, (b) Fe.



68

• En el campo metalífero Matahambre se determinó la existencia de

metales pesados en los suelos y aguas, tal es el caso de: Ag, Cu, Pb,

Zn, As, Sb, Ni, Ba.

• Los niveles de contaminación provocados por los metales pesados en el

área de estudio según las normas de Holanda y de la Comunidad

Europea, establecen que para el caso del Cu y el As, tanto para la zona

de oxidación como para la presa de cola, tienen necesidad de ser

saneados. El contenido de Pb solo en la zona de oxidación está por

encima de los valores que indican que hay contaminación demostrable.

Para el caso del Zn, Ba y Ni están por debajo de los valores que indican

que hay contaminación demostrable.

• El potencial de neutralización natural es muy bajo debido a que la

Formación San Cayetano, que ocupa la totalidad del área de estudio, es

de naturaleza terrígena y de acuerdo a su composición resulta incapaz

de precipitar los metales pesados y no posibilita la neutralización de la

acidez de las aguas.

• La principal forma de incorporación de los metales a los diferentes

medios esta dado por la lixiviación desde la zona de oxidación y del

talud de la presa de cola, con la consiguiente redistribución en aguas y

sedimentos y suelos, bajo la acción mecánica y química de las aguas

superficiales.

• Las concentraciones elevadas de metales pesados en el área están

determinadas por el tipo de yacimiento y el bajo potencial de

neutralización natural, por esta razón el níquel y el bario se encuentran

en tan bajas concentraciones.

• Existe una delimitada zonación vertical en la presa de cola identificada a

través del análisis del perfil de 180 cm en el cual los minerales de hierro

presentes como goethita, jarosita, y hematina (precipitados de Fe3+)

tienen alta capacidad de adsorción y coprecipitación de la mayoría de

las trazas de metales pesados presentes, como el Cu, Zn, As, etc.

Conclusiones



69

• Extender el área de muestreo para poder determinar cuanto mayor

puede ser la contaminación.

• Ampliar el área de cultivos sobre la presa de cola ya que con este

método se depositan suelos orgánicos, y se crean canteras para los

sembrados, que de alguna manera van a posibilitar que los suelos no se

erosiones con facilidad y con ello migren los metales pesados.

• Llevar a cabo muestreos de aguas en el área, sobre la red fluvial de

manera que posibilite una mayor información en cuanto al grado de

contaminación en las aguas por metales pesados.

• Realizar análisis químicos a las agua de los pozos criollos o de cualquier

otra índole que se les esté dando uso domestico, para analizar el

contenido de metales pesados en ellos.

Recomendaciones



70

Astajov, K., Gálvez, F. (1982). Levantamiento geológico y búsqueda

acompañante del NO de la provincia de Pinar del Río a escala 1: 50 000.

ONRM, MINBAS.

Burov, V., Martínez, D., Yusainov, Y., Fernández de Lara, R., Dervenev, V., Upensky, A. (1985). Informe de los trabajos de levantamiento geológico

escala 1:50 000 realizados en la parte occidental de la provincia de Pinar

del Río en 1981-85 (Hojas 3382 I-IV, 3383 I, II, III, 3384 II, 3482 IV a-c, 3483

III c). OTRM de Pinar del Río. 389 pp.

Calvache, A. (1944). Historia y desarrollo de la Minería en Cuba. La Habana,

10-35pp.

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73

Anexo Gráfico # 1. Infraestructura abandonada del yacimiento Matahambre, (a) Torre de extracción, (b) Torre de transporte, (c) Tanques de flotación.

(a) (b) (c)

Anexo Gráfico # 2. Fotos de la presa de cola del yacimiento Matahambre.

Anexos:



74

Anexo textual # 3. Yacimientos y manifestaciones del área de estudio.

Coordenadas Yacimiento o manifestación

X Y

Rocas Utilidad Industrial

Yacimiento Santa Lucia 195000 315550

Se asocia al horizonte arcilloso carbonatado calcáreo (Formación San Cayetano)

Pirítico-barito- polimetálìco

Manifestación Santa Lucia Este

196000 315500

Se asocia al horizonte arcilloso carbonatado calcáreo (Formación San Cayetano)

Pirítico (barita) Polimetálico

Manifestación Malas Aguas. 200000 316300

Rocas carbonatadas, arcillas (Formación San Cayetano)


Yacimiento Sur 195500 313900

Rocas carbonatadas, arcillas (Formación San Cayetano)


Yacimiento Castellano 193700 314500

Se asocia a esquistos carbonoso-arcillosos y calizas (Formación San Cayetano).


Manifestación Suizo 193300 314200

Rocas carbonoso- arcillosas y areniscas (Formación San Cayetano)


Yacimiento Matahambre 198300 309500

Areniscas y limolitas (Formación San Cayetano).

Cobre- Polimetálico,

Pírito Polimetálico

Yacimiento Mella 199500 311300

Esquistos arcilloso- carbonosos (Formación San Cayetano).

Cobre- Polimetálico,

Pírito Polimetálico

Manifestación Suroeste 198500 310800

Areniscas y limolitas

(Formación San Cayetano)

Cobre-Polimetálico

Manifestación Sureste 199900 311100

Esquistos arcillosos-. carbonosos (Formación San Cayetano)

Pirito Polimetálico

Manifestación Polvorín 199300 310400 Areniscas (Formación San

Cayetano) Cobre-Polimetálico

Manifestación Sur 199500 310930 Areniscas (Formación San

Cayetano) Pirito Polimetálico



75

Manifestación Ruiseñor 198600 308600

Esquistos arcilloso- carbonoso (Formación San Cayetano)


Manifestación Loma Mineral 197200 306000

Esquistos arcilloso- carbonosos (Formación San Cayetano)


Manifestación Mamey 198700 312000

Esquistos arcilloso- carbonosos (Formación San Cayetano)

Pirítico (batita) Polimetálico

Manifestación La Pimienta. Corteza de Intemperismo Fosforita



76

Anexo textual # 4. Resultados de análisis de muestras colectadas en la zona de oxidación del yacimiento Matahambre (1997).

Coordenadas Muestras Descripción X Y

Ag (ppm)

As (ppm)

Sb (ppm)

Ba (ppm)

Cu (ppm)

Pb (ppm)

Zn (ppm)

1 arenisca, cuarzo y limonita 197927 308900 0,5 67 3 221 33,5 58,5 53,5 2 limonita, vetillas de limonita 198281 308919 0,5 142 32 317 21 329 1133 3 arenisca, vetillas de limonita 198156 309110 1,05 115,5 31,5 1063 1020 272,5 1335 4 arenisca, vetillas de limonita 198050 308990 0,5 29 4 134 37 156 37 5 arenisca, vetillas de limonita 197941 308989 0,5 118 3 20 26 174 62 6 arenisca hematitizada 197980 309000 0,5 648 17 39 175 375 169 7 arenisca hematitizada 198011 309019 0,5 11 3 148 23 51 57 8 arenisca hematitizada 198029 309141 1,9 221 26 97 1051 313 49 9 arenisca hematitizada 198091 309129 1,1 40 8 81 2482 214 112 10 arenisca con limonita 198110 309165 0,5 10 5 44 297 214 48 11 arenisca con limonita 197922 309981 0,5 10 3 50 188 70 57 12 arenisca con limonita 197980 309959 3,7 1183 61 15 3224 1027 405 13 limonita 197952 309810 0,5 10 3 47 164 60 51 14 cuarzo y limonita 197787 309452 0,5 345 3 11 419 130 56 15 arenisca cuarzosa y limonita 197821 309330 0,5 12 3 527 229 28 29 16 arenisca con limonita 197930 309235 0,5 10 3 304 360 34 22 17 arenisca 197830 309099 0,5 303 3 190 213 53 46 18 arenisca con limonita 197922 310083 2,05 110 20 59 256,5 346 421,519 limonita 198400 309880 1,3 95 3 36 239 26 85 20 arenisca con limonita 198428 309902 1,2 100 18 308 327 22 246 21 arenisca con limonita 198380 309851 0,5 10 7 462 39 2 47 22 arenisca con limonita 198330 309706 1,3 115 10 216 46 2 162 23 arenisca con limonita 198278 309790 2,9 933 3 10 2152 97 53 24 arenisca con limonita 198281 309830 1,2 25 3 29 204 3 41 25 arenisca con limonita 198078 310160 1,0 10 5 528 68 15 135 26 arenisca con limonita 198035 309879 1,3 29 11 14 272 42 50 27 arenisca con limonita 198020 309860 3,9 2828 12 19 4188 185 241 28 arenisca con limonita 198000 309911 3,15 1552 13,5 16,5 2791 51,5 118,529 arenisca con limonita 198021 309830 0,5 10 3 36 161 12 22 30 limonita 198130 309820 1,1 149 8 73 366 2 130 31 limonita 198149 309820 1,5 299 3 25 291 2 68 32 arenisca con limonita 198082 309819 3,5 1739 27 10 1641 2 108 33 limolita con limonita 197860 310200 2,45 2905 3 334 434 550,5 804,534 arenisca con limonita 197888 310245 1,0 235 3 64 900 95 38 35 limonita 197805 310247 0,5 10 5 93 463 459 92 36 limonita 198140 309711 1,8 10 3 17 438 162 60 37 arenisca con limonita 198195 309530 1,2 10 3 897 42 187 15 38 arenisca con limonita 198120 309511 1,7 10 10,6 33 803,6 182,6 39 39 limonita 198142 309440 1,6 15,5 8,5 133 182 127 21 40 arenisca con limonita 198120 309390 1,8 32 3 521 609 134 32 41 limolita y arenisca 198170 309340 2,1 92 3 263 1632 185 37 42 limonita 198060 309290 2,9 83,5 5,5 71 3203 442,5 100,5



77

Anexo textual # 4a. Resultados de los Scores del análisis de factores (zona de oxidación).

Coordenadas Scores Muestra X Y Factor 1 Factor 2

1 197927 308900 0,82938 0,055982 198281 308919 -0,62713 2,762833 198156 309110 -0,9284 4,073064 198050 308990 0,7041 -0,017955 197941 308989 0,64505 -0,207126 197980 309000 -0,13349 0,324577 198011 309019 0,84641 -0,065018 198029 309141 -0,62211 -0,012759 198091 309129 -0,2594 -0,49188

10 198110 309165 0,53996 -0,1440211 197922 309981 0,76893 -0,2613412 197980 309959 -3,69019 0,7294413 197952 309810 0,78904 -0,2799714 197787 309452 0,52385 -0,3962215 197821 309330 0,89528 0,5205316 197930 309235 0,82573 0,0808717 197830 309099 0,7107 -0,1006418 197922 310083 -0,54822 0,5657319 198400 309880 0,54361 -0,4738220 198428 309902 0,21292 0,5873721 198380 309851 0,87395 0,530422 198330 309706 0,46111 0,1371323 198278 309790 -0,71687 -1,4017524 198281 309830 0,65152 -0,5342625 198078 310160 0,71972 0,6501326 198035 309879 0,39537 -0,3835927 198020 309860 -2,50907 -1,8250328 198000 309911 -1,34092 -1,4126129 198021 309830 0,85854 -0,3865430 198130 309820 0,45934 -0,2469731 198149 309820 0,44209 -0,6339332 198082 309819 -1,42245 -1,0772833 197860 310200 -1,70185 0,8263834 197888 310245 0,36423 -0,5389235 197805 310247 0,20107 0,1911336 198140 309711 0,24019 -0,5595837 198195 309530 0,6326 1,2035238 198120 309511 0,01613 -0,4426139 198142 309440 0,32548 -0,2324640 198120 309390 0,31577 0,2529841 198170 309340 -0,14 -0,4506642 198060 309290 -1,15198 -0,91512



78

Anexo textual # 5. Resultados de análisis de muestras colectadas en la presa de cola del yacimiento Matahambre (2007).

Anexo textual # 5a. Resultados de los Scores del análisis de factores (presa de cola).

Coordenadas

Muestra Tipo X Y Ag

(ppm) As

(ppm)Sb

(ppm)Cu

(ppm)Pb

(ppm) Zn

(ppm) Ba

(ppm)

Ni

(ppm)M.1 Residuo 197687 310863 3,44 219 0,81 2530 25,6 221 45,2 .9M2 Residuo 197721 310901 2,19 101 0,71 542 13,7 88,1 59,7 71.4M3 Residuo 198040 310720 1,52 47,8 0,61 1130 22,2 148 104 96M4 Residuo 197670 310770 0,938 40,9 0,5 870 10,9 140 82,5 78M5 Residuo 197588 310621 1,45 84,7 0,73 716 24,5 135 73,7 53.5M6 Residuo 197730 310610 0,581 30,1 0,44 500 27,2 135 69,1 31.8M7 Residuo (perfil) 197792 310544 0,944 46,4 0,22 371 5,21 77,2 55,1 21.4M8 Residuo (perfil) 197792 310544 1,12 94,1 0,63 459 10 75,1 101 22.7M9 Residuo (perfil) 197792 310544 0,764 59,8 0,4 443 4,24 62,4 57,5 24M10 Residuo (perfil) 197792 310544 1,96 108 0,52 826 7,81 108 34,4 24.1M11 Residuo (perfil) 197792 310544 2,7 156 0,86 924 13,9 75,7 54,3 19.7M12 Residuo (perfil) 197792 310544 1,54 100 0,42 477 9,04 73,7 42,1 20.3M13 Residuo (perfil) 197792 310544 1,91 107 0,7 550 10,8 68,2 72,9 18M14 Residuo (perfil) 197792 310544 1,21 77,7 0,54 331 8,84 71,4 122 15.2M16 Residuo 197833 310623 2,66 76,5 1,16 736 19,4 56,3 92,4 12.4M17 Residuo 197814 310642 0,408 14 0,26 290 9,06 50,7 37,7 11.2M18 Residuo 197783 310688 1,89 112 0,67 785 13,8 95,5 113 25.1M19 Residuo 197789 310688 10,7 435 2,55 1620 37,7 107 36,5 20.7M20 Residuo 197824 310737 2 112 0,61 375 8,53 67,1 53,2 22.1

Coordenadas Scores Muestra x y Factor 1 Factor 2 Factor 3

M.1 197686,69 310862,56 1,41866 1,95370 0,35094 M.2 197720,69 310900,56 -0,14310 -0,11324 -1,00747 M.3 198040,05 310720,1 -0,15152 0,86543 0,41803 M.4 197670,03 310770,08 -0,43648 0,69112 0,33823 M.5 197588,15 310621,21 0,12657 0,55850 -0,78065 M.6 197730,21 310610,14 -0,99085 -0,26043 2,35365

M.16 197833,42 310622,82 -0,07324 -0,65452 -1,00474 M.17 197813,79 310641,66 -1,24485 -0,81075 0,01684 M.18 197783,28 310688,4 -0,19546 0,05351 -0,79888 M.19 197788,99 310688,29 2,21150 -1,80064 0,67716 M.20 197824,21 310736,82 -0,52124 -0,48269 -0,56311



79

Anexo textual # 6. Tabla de muestras de rocas tomadas en el área de estudio para evaluar el potencial de neutralización y establecer comparaciones con las muestras tomadas en las zonas contaminadas.

Anexo textual # 7. Parámetros generales (pH, CE) de las muestras tomadas en la

presa de cola.

Muestras de residuos Tipo pH CE (µS/cm)

M1 Residuo oxidado (superficial) 4,53 1,19

M2 Residuo no oxidado (superficial) 7,08 0,29





M7 Talud (0-30 cm) 3,73 1,39

M8 Talud (30-50 cm) 3,82 1,51

M9 Talud (50-70 cm) 3,73 0,79

M10 Talud (70-90 cm) 3,67 1,09

M11 Talud (90-110 cm) 4,75 0,32

M12 Talud (110-130 cm) 3,84 0,28

M13 Talud (130-160 cm) 4,02 0,14

M14 Talud (160-180 cm) 5,1 0,07


M17 Residuo oxidado (superficial) 4,14 0

M18 Residuo oxidado (superficial) 3,66 0


Coordenadas Muestra Litología

X Y

Ag (ppm)

As (ppm)

Sb (ppm)

Cu (ppm)

Pb (ppm)

Zn (ppm)

Ba (ppm)

R.1 Roca caliza 203508 305622 0,064 0,6 0,08 10 2,27 24,6 25.7

R.2 Roca arenisca 198088 314036 0,012 1,5 0,07 22,4 6,97 124 257

R.3 Roca arenisca 198089 314189 0,107 4,2 0,51 16 130 47,3 46.3

R.4 Roca Esquisto 198018 308060 0,03 9,7 0,36 20,5 9,31 22,2 285



80

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