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MINERALOGÍA Y SEDIMENTOLOGÍA DE MINERALES PESADOS EN LAS
PLAYAS DE SANTA VERÓNICA Y DE LA FLECHA DE GALERAZAMBA
Por: ANGÉLICA MARÍA PARRADO D1.
RESUMEN
Acumulaciones de minerales oscuros son observadas en las playas de Santa Verónica y de la
Flecha de Galerazamba, en el Caribe Colombiano. Tales acumulaciones se debieron a la acción de
olas, las corrientes de deriva litoral y los vientos. La investigación en estas áreas tuvo como objetivo
principal contribuir al conocimiento sedimentológico y mineralógico de los depósitos que allí se
encuentran, con énfasis en las arenas negras. Mediante el análisis de las características
geológicas, geomorfológicas, sedimentológicas y mineralógicas, se buscó determinar la naturaleza,
la composición mineralógica, las condiciones y mecanismos de acumulación de dichos minerales
pesados. Los trabajos de campo y de laboratorio, señalan que los minerales ilmenita, epidota,
granate, esfena, anfíboles, piroxenos, circón, rutilo, magnetita son los más importantes en estos
depósitos. En las playas de Santa Verónica y la Flecha de Galerazamba la selección de las arenas
es de moderadamente a bien sorteadas, con un alto porcentaje de sedimento tamaño arena fina,
siendo el principal mecanismo de transporte el de suspensión y saltación.
ABSTRACT
Accumulations of dark minerals were observed in the of Santa Veronica and Spit of Galerazamba
beaches (Colombian Caribbean). Accumulations of these sands was caused by wave, littoral drift
and wind actions. The objective of this research is to contribute to the sedimentological and
mineralogical knowledge from this deposit area. It was emphasized in dark sands. By means of an
analysis of geological, geomorphological, sedimentological and mineralogical characteristics, the
nature, the mineralogical composition, the conditions and the heavy minerals accumulation
mechanism, was studied. The camp and laboratory works show that ilmenite, epidote, granat,
sphene, amphiboles, pyroxenes, zircon, rutile and magnetite are the most important in this deposits.
In Santa Veronica and Galerazamba Spit, the sands selection is from moderate to well sorted, with a
high percentage of fine sand in the sediment. The main transport mechanism is the suspension and
saltation.
INTRODUCCIÓN
El presente trabajo hace parte del proyecto "Estudio Oceanográfico y Geológico de la Franja Litoral
Caribe Colombiano", financiado por COLCIENCIAS y DIMAR, bajo la coordinación del Centro de
Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas de la Armada Colombiana (C.I.O.H). Para el
proyecto del CIOH, era necesario evaluar y analizar el grado de concentración de arenas negras
(depósitos de playa) entre Galerazamba y Juan de Acosta. En esta zona, las Playas de Santa
Verónica y las de la Flecha de Galerazamba presentan, como rasgo característico, un color oscuro
debido a la concentración de minerales pesados.
LOCALIZACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO
Las playas de Santa Verónica y de la Flecha de Galerazamba están localizadas hacia el norte de la
ciudad de Cartagena, en los departamentos del Atlántico y Bolívar respectivamente (Figura 1),
dentro de un cuadrángulo delimitado por las siguientes coordenadas cartesianas:
1
Depto. Geociencias, Universidad Nacional, Bogotá.
X=
X=
X=
X=
1’ 696.000
1’ 696.000
1’ 680.000
1’ 680.000
Y=
Y=
Y=
Y=
870.750
890.916
870.750
890.916
cuyo origen X = 1’000.000, Y = 1’000.000 se ubica tres grados al oeste de Bogotá.
La principal vía de comunicación la constituye la denominada troncal del Caribe o carretera al mar,
que une a Cartagena con Barranquilla, y atraviesa el corregimiento de Santa Verónica y Loma
Arena. De esta última, se desprende una carretera no pavimentada que conduce a la población
de Galerazamba y pasa por cercanías del cerro Juan Moreno Sur. De este cerro se desprende la
Flecha de Galerazamba.
METODOLOGÍA
La investigación fue realizada en cuatro etapas: 1a. Análisis e interpretación fotogeológica para
determinar los principales rasgos geomorfológicos de la zona de estudio, y selección de los lugares
adecuados para la recolección de muestras. 2a. Trabajos de campo que comprendieron:
reconocimiento de las unidades geológicas y geomorfológicas del área y elaboración de trincheras
con miras a la descripción de las principales características de los depósitos y obtención de
muestras para su análisis. 3a. Trabajos de laboratorio que incluyeron estudios granulométricos,
análisis mineralógicos y separación magnética. 4a. Análisis estadísticos de los resultados.
CONTEXTO GEOLÓGICO
El Caribe Colombiano se ubica en la intersección de tres placas: Nazca, Caribe y Sur América. La
placa Caribe se desplaza hacia el este 1.7 cm/año, la de Nazca hacia el noreste a razón de 6,4
cm/año y la Suramérica hacia el oeste 3.1 cm/año (Jordán, 1975). H. Duque (1980) afirma que las
interacciones de estas placas han sido la principal causa de todos los rasgos tectónicos,
estructurales y sedimentarios presentes en el área.
Geológicamente, el área de estudio se ubica en el denominado por H. Duque (1980) cinturón del
Sinú, el cual hace parte de la región inestable o geosinclinal del noroccidente colombiano. H.
Duque (1980) afirma que, estructuralmente, este cinturón está formado por anticlinales estrechos
muy pronunciados separados entre sí por sinclinales amplios y suaves. La estructura se encuentra
complicada por fallas normales, de cabalgamiento y transcurrentes, sin un patrón definido
relacionado con las estructuras anticlinales y diapirismo de lodo.
El fenómeno más característico e importante observado dentro del cinturón, y que H. Duque (1980)
considera el principal gestor de la estructura, es el volcanismo y plutonismo de lodo. En el área
entre Cartagena- Barranquilla se pueden observar numerosos volcanes de lodo de diferentes
tamaños, por lo general activos. El más notable es el de El Totumo por su altura (15 metros), y por
sus erupciones de lodo tibio.
Estas formas estructurales están limitadas por tres lineamientos geomorfológicos: Romeral, Sinú y
Colombia. Estos lineamientos han sido interpretadas como antiguos surcos marginales al
continente.
PROCEDIMIENTOS Y RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS
Se realizo un muestreo a lo largo de la línea de costa en las playas de Santa Verónica, y en la
Flecha de Galerazamba; el espaciamiento de las trincheras donde se realizó el muestreo fue de
400 m. Para el área de Santa Verónica se construyeron 7 trincheras y para la Flecha de
Galerazamba se hicieron 12. En cada una de las trincheras se colectaron, en promedio, cinco
muestras de arena, cada una con un peso aproximado de 200 g.
Los trabajos de laboratorio se realizaron en 4 etapas: 1) Preparación de las muestras, 2) Análisis
granulométrico, 3) Separación con líquido denso de minerales pesados y livianos y 4) Análisis
mineralógico.
Análisis Granulométrico
El análisis granulométrico de las arenas se realizó mediante tamizado en seco. Luego del tamizaje,
se procedió al tratamiento estadístico de los datos. Se tuvieron en cuenta, los parámetros
establecidos por R. Folk (1974) que incluyen: la media aritmética, media (50%), desviación
standard, coeficiente de clasificación, asimetría, angulosidad e índice de arena (Tabla 1).
Los análisis granulométricos evidencian un predominio de arenas de tamaño fino (88.54% del total
de las muestras) y un menor porcentaje de arenas muy finas y medias (8.33 y 3.13 %
respectivamente). En general, estos sedimentos son, de bien, a moderadamente bien sorteados.
Los valores del skewness muestran que el 51 % son simétricas; el 30 % son de skewness positivo
y el 19 % son negativas. A los sedimentos de playa, según G.M. Friedman (1961), les corresponden
valores negativos, mientras que a los ambientes de dunas y de ríos, les corresponden valores
positivos. Este mismo autor afirma que el valor de skewness positivo de una playa, se debe a que la
playa hereda arena proveniente de ríos o de dunas, y a que los sedimentos de la playa aun no
están en equilibrio con el medio ambiente. Según esto, las arenas de las playas de Santa Verónica
y de la Flecha de Galerazamba, pueden provenir de ríos o de dunas. En la Kurtosis, el 58.3% de las
curvas son mesocúrticas, el 23.96% Platicúrtica y el 17.70% son Lepticúrtica. Esto significaría que
el origen de estos sedimentos, muy posiblemente, no es único.
Se graficaron los resultados de tamizaje de las arenas de las playas de estudio en papel logprobabilidad, de manera que el porcentaje acumulado en peso, contra el correspondiente tamaño
en unidades phi (Figura 2), permitió identificar segmentos rectos. Cada uno de estos segmentos,
indica diferentes poblaciones depositadas por: rodamiento, saltación y suspensión (G. Visher,
1969). Siguiendo a G. Visher, las curvas para el ambiente de playa en la zona de foreshore
muestran: tres o cuatro poblaciones, con dos de saltación, (producidas posiblemente por los
procesos de swash y backwash, los cuales son condiciones de transporte diferentes). Los puntos
de truncación son altamente variables. La truncación de la población de saltación y rodamiento se
encuentra entre los valores 1 y 2 phi. Este rango de valores indica el tamaño por el cual la fuerza
inercial, causa rodamiento o deslizamiento de partículas que se encontraban antes, en el proceso
de saltación. El sorting de las poblaciones indica que la mayoría están bien sorteadas. Los puntos
de truncación entre los transportes de saltación y suspensión, son establecidos en las presentes
muestras entre valores 2.5 y 3.5 phi. De acuerdo a G. Visher (1969) ellos ocurren entre 2.75 y 3.5
phi para los ambientes de playa.
En las playas de Santa Verónica y la Flecha de Galerazamba, la selección de las arenas es de
moderadamente a bien clasificadas, y el principal mecanismo de transporte es el de suspensiónsaltación.
Análisis mineralógico
La separación de los concentrados de los minerales pesados fue efectuado a través de la
decantación en medio denso utilizando tetrabromoetano de 2.90 de densidad. Para esto fueron
escogidas 30 muestras pertenecientes a tres trincheras de la Playa de Santa Verónica y tres de la
Flecha de Galerazamba; seleccionando de cada playa, dos trincheras de los extremos y una de la
parte media, lo cual permitió tener una visión amplia del área de estudio. Posteriormente, de la
fracción de minerales pesados se retiró la magnetita, por medio de un imán.
La cantidad de minerales pesados en las 30 muestras procesadas, varió de 1.21 a 90% en peso. La
magnetita constituyó el 5-21 % del peso de los minerales pesados (Figura 3).
La determinación del contenido mineralógico se realizó bajo la lupa binocular y por microscopía
electrónica, empleando una microsonda EDAX y un microscopio PHILLIPS SEM 505. Así, se
obtuvo la composición en óxidos de las muestras. A las muestras que presentaban alto contenido
de minerales pesados, se le hicieron placas delgadas pulidas, para control de las asociaciones
mineralógicas.
Los sedimentos hallados en las Playas de Santa Verónica y la Flecha de Galerazamba son
predominantemente de origen terrígeno. Estos sedimentos, en su mayoría, son de tamaño arena.
La fracción de minerales livianos, en estas muestras, se componen de cuarzo hialino,
esporádicamente ahumado y lechoso, feldespatos (plagioclasas y potásicos), y fragmentos de
roca, principalmente sedimentarias.
En la fracción de minerales pesados, se presentan anfíboles (hornblenda y tremolita), piroxenos
(hiperesteno y augita), zircón, monacita, epidota, gránate, magnetita e ilmenita magnetífera. La
magnetita es común encontrarla en agregados microcristalinos, en cristales de pagioclasa y en
cuarzo, con formas euhedrales a subhedrales.
En el tamizaje, se observó que los minerales pesados se concentran a medida que disminuye el
tamaño de grano. Esta sería, entonces, la primera alternativa para separar estos minerales
pesados.
DEPÓSITOS DE LAS MINERALES PESADOS
Los minerales pesados son resistentes a la meteorización y a la acción abrasiva de las olas, y se
han acumulado en las playas por agentes activos de transporte, desde diferentes fuentes. En el
área de estudio se puede considerar como posibles fuentes las siguientes:
Sedimentos del Interior del País
Sedimentos provenientes de rocas de diferente litología, originadas en el interior del país. Son
transportado por el río Magdalena desde el sur del país hasta su desembocadura en el Caribe
Colombiano. Estos sedimentos son distribuidos a lo largo de la costa, o hacia la plataforma
continental, por medio de corrientes marinas y de deriva litoral. Este largo transporte hace que las
arenas hallan sufrido un constante retrabajamiento, predominando así arenas de tamaño fino.
Sierra Nevada de Santa Marta.
La sierra es un complejo ígneo metamórfico de rocas intrusivas, volcánicas y metamórficas de
diferentes edades. Ella se puede constituir en la principal fuente de minerales ferromagnesianos
encontrados en el área de estudio.
Depósitos Localizados al Norte del Área de Estudio.
En el departamento de la Guajira, en las playas de Río Palomino, río Negro, río ancho y Minqueo;
en el departamento del Magdalena en las playas del río Don Diego, Quebrada la Quintana, Río
Buritica, río Guachaca; en el departamento del Atlántico en las playas de Salinas del Rey, Puerto
Colombia, Puerto Salgar, Playas Pescadores, en todas estas zonas anteriores, A. N. Mariano,
(1992) reportó depósitos importantes de arenas negras. Estas arenas son transportadas hasta las
playas de Santa Verónica y la Flecha de Galerazamba por corrientes marinas y deriva litoral.
Removilización de Sedimentos del Fondo.
El fondo puede ser removido en épocas de tormenta por olas de gran longitud, transportando este
material hacia la playa, depositándose en capas arenosas de espesor variable.
CONCLUSIONES
* En las playas estudiadas, el principal mecanismo de transporte es el de suspensión-saltación,
que se ve reflejado en el alto porcentaje de sedimento de tamaño arena fina. La selección de estas
arenas es de moderadamente a bien sorteadas.
* Los sedimentos están compuestos de: cuarzo, feldespatos, fragmentos de rocas sedimentarias,
anfíboles, piroxenos, micas, granates, zircón, esfena, magnetita, ilmenita.
* La acumulación de minerales pesados en las playas de estudio, se ha dado por erosión de las
rocas con contenido de minerales pesados; estos sedimentos, posteriormente, son transportados
hacia el mar, a través de ríos y arroyos. Los sedimentos son distribuidos y concentrados en las
playas por acción de las olas y las corrientes marinas.
* Con base en los estudios realizados, se puede decir que los minerales de titanio no son lo
suficientemente abundantes como para pensar en una futura explotación.
* En la fase de campo, en las playas de Santa Verónica y la Flecha de Galerazamba, se
evidenciaron procesos erosivos importantes. Por esto, se recomienda realizar constantemente
monitoreos y estudios ambientales para la conservación de esta zona.
BIBLIOGRAFÍA
DUQUE, H., 1980. Geotectónica y Evolución de la región noroccidental Colombiana.
Geológico Ingeominas V23 No. 3, pp. 1-36.
Boletín
FRIEDMAN, G. M., 1961. Distinction between duna, beach, and river sands from the textural
characteristics. Journal Sedimentary Petrology, V. 31, pp. 514-529.
FOLK, R., 1974. Petrology of sedimentary rocks. Hemphill Publishing Company, Austin Texas.
JORDAN., 1975. The present day motion of the Caribbean plate. J. Geoph. Res. USA. Vol. 80.
MARIANO, A. N., 1992a. Titanium Exploration in Colombia. Confidential Report to Du Pont.
VISHER, G., 1969. Grain size distributions and depositional processes. Journal of Sedimentary
Petrology. V. 39, pp. 1074-1106.