H Li Be Na Mg K Ca Sc Ti V Cr Rb Sr Y Zr NbMo Cs Ba Hf Ta W Mn

1. Introducción
H
He
Li Be
B
Na Mg
Al Si
C N O
F Ne
P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Te Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te
I Xe
Cs Ba Lantánidos Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra
Actínidos
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Ac Th Pa U Np Pu AmCm Bk Cf Es Fm Md No Lr
1. Introducción
El Atlas que se presenta a continuación pretende mostrar y difundir los objetivos,
la metodología seguida y, con gran apoyo gráfico, los principales resultados del
Proyecto «Cartografía Geoquímica de Suelos y Sedimentos».
Dicho proyecto se realizó gracias a la financiación obtenida, en proceso competitivo, del Mecanismo Financiero Europeo de la EEA (EEA Grants-ES0007), que se
adjudicó en 2007. La aportación financiera representa el 61,1% del presupuesto
total, habiendo asumido el IGME la diferencia.
Las actividades que lo integran se han desarrollado entre finales de 2007 y mayo
de 2012. Actualmente continúa la ejecución del proyecto interno del IGME con la
finalización de Informe Final, que recoge datos que no tendrían cabida en una
edición de carácter divulgativo como ésta.
1.1. CARTOGRAFÍA GEOQUÍMICA
La Cartografía Geoquímica representa una fase significativa en la evolución de las
aplicaciones de la geoquímica al conocimiento del medio. Esta evolución ha sido
analizada por Plant, J. et al. (1989). Tras la primera aplicación práctica (Lakin,
1948) del conocimiento y datos obtenidos por los geoquímicos escandinavos y
soviéticos (Rankama, Fersmann, Vernadskii y otros), esencialmente científicos y
encaminados al conocimiento de los contenidos geoquímicos en los materiales
superficiales y de las reglas que controlan su distribución, el ya citado Lakin hizo
uso del conocimiento anterior para aplicarlo a la prospección de yacimientos. La
primera prospección geoquímica realizada a partir de suelos condujo al descubrimiento de un yacimiento de Zn en Tennessee. A partir de ese momento, y favorecida por otros éxitos posteriores, la utilización de técnicas geoquímicas de prospección en los proyectos de exploración de recursos mineros se impulsó
extraordinariamente. Ello condujo a grandes avances metodológicos y a la apertura a otros medios de muestreo (sedimentos de corriente, aguas superficiales,
plantas, etc.).
El gran impulso de la exploración minera en los años 1970 y su coincidencia con
dos grandes avances tecnológicos, los desarrollos en técnicas instrumentales
analíticas multielementales (ICP-AES y fluorescencia de Rayos X), y en la microinformática (eclosión del PC y de software específico de tratamiento estadístico y
gráfico), supuso el inicio, en varios países, de programas de exploración
geoquímica sistemática multielemental aplicados a grandes áreas (exploración
regional). Estaban basados, generalmente, en el muestreo de sedimentos de corriente, a menudo complementado por estudios mineralométricos de concentrados
de minerales pesados (o a través de los datos analíticos de dichos concentrados).
Un ejemplo de dichos programas, desarrollados generalmente por organismos
estatales, Institutos o Servicios Geológicos nacionales, fue el «Inventaire des Resources Minières» llevado a cabo por el Bureau de Recherches Géologiques et
Minières (Francia), que cubrió las regiones más prospectivas de Francia y una
parte significativa de su territorio, por hojas 1/50.000 y con una densidad de muestreo de 1-2 muestras de sedimentos de corriente por km2. Un programa similar fue
desarrollado por el British Geological Survey (BGS), el «Mineral Reconnaissance
Survey» en la misma época.
Hacia el final de la década de los 1970 y, ya de forma clara, empezó a manifestarse una preocupación e inquietud social por el estado del medio ambiente y las
evidencias de su deterioro. Las graves consecuencias ecológicas derivadas del
accidente de Chernóbyl (Ucrania), con la emisión y dispersión en amplias zonas
de Europa de radionucléidos (en particular de 137Cs, 90Sr o 131I, entre otros), o el
de la erupción del volcán Pinatubo (Filipinas), que supuso, asimismo, la emisión
y dispersión por prácticamente todo el globo de enormes cantidades de SO 2 y
miles de toneladas de metales y otros elementos potencialmente nocivos, vinieron
a sustentar esa inquietud.
Además de las consecuencias directas de dichas catástrofes, se tomó conciencia
de que existen contaminaciones que no respetan fronteras y son de ámbito transnacional. Se hizo evidente la necesidad de herramientas que permitieran el conocimiento, control y valoración de los niveles de contenidos geoquímicos en la
superficie del globo, es decir, en sus materiales naturales superficiales, y de su
monitoreo en el tiempo. Se tomó asimismo conciencia de que muchos de los
datos necesarios para ello se encontraban en las bases de datos geoquímicos a
las que daban lugar los grandes programas nacionales de exploración geoquímica
superficial, en aquel momento, dirigidos en su mayor parte al hallazgo de nuevos
recursos minerales.
Arthur Darnley, en su prólogo al Atlas Geoquímico de Europa (2006), y expresando un sentimiento muy extendido en el momento, manifestaba su sorpresa e incredulidad ante el hecho de que viviendo la especie humana en un ecosistema
que es escenario permanente de intercambios y de dispersiones de elementos y
de compuestos químicos, no se hubiera puesto de manifesto hasta los años 1990
una intención decidida de profundizar en su conocimiento de una forma global.
Varios fueron los intentos de iniciar una actividad global en esta dirección. Uno de
los pioneros fue el geoquímico noruego Bjorn Bolviken, que liderando un grupo de
trabajo integrado por representantes de los Servicios Geológicos europeos
(WEGS, Western European Geological Surveys), promovió un análisis de la situación y elaboró una propuesta de cartografía geoquímica regional, «Geochemical
Regional Mapping towards the year 2000».
Sin embargo, el análisis de los grandes programas nacionales de exploración
geoquímica activos en aquellos años, realizados en el marco de esa iniciativa,
puso de manifiesto las enormes diferencias existentes entre ellos, en lo que se
refiere a sus parámetros básicos, como son el medio de muestreo, los elementos
químicos analizados, las técnicas analíticas utilizadas, la densidad de muestreo y
los protocolos de control de calidad, inexistentes en muchos de ellos (Plant et al.,
1997).
Ello indujo a la formalización (1988) de un proyecto promovido por el International
Geological Correlation Program (IGCP) y la International Association of GeoChemistry (IAGC), el proyecto denominado «A global geochemical database for
environmental and resources management». En su memoria final («A global
geochemical geochemical database for environmental and resources management. Recommendations for International Geochemical Mapping». Final Report of
IGCP 259, 1995), además de la propuesta de elaboración de una base global de
conocimiento geoquímico de muy baja densidad, estructurada sobre una red de
celdillas de 160 km de lado, la GRN o Red Global de Referencia, se presentaban
unas recomendaciones a seguir en los proyectos nacionales de cartografía
geoquímica, cuyo desarrollo en paralelo al del proyecto global se estimulaba. Las
principales recomendaciones son las siguientes:
O Uso de medios de muestreo generalmente disponibles para la toma de muestras de forma estandarizada. El sedimento de corriente es fundamental, aunque el uso de otros medios de muestreo es también recomendable.
O Continuidad de datos a través de distintos tipos de paisajes y entornos.
O Cantidades adecuadas de muestra de los medios tomados para servir de referencia y para investigaciones en el futuro.
O Datos analíticos de todos los elementos con significado geológico, ambiental o
económico.
O Límites de detección analítica lo más bajos posible para todos los elementos
considerados.
O Determinación de los contenidos totales de todos los elementos. Otros tipos de
determinaciones no son excluidas, sino recomendadas.
O Mantenimiento de protocolos estrictos de control de la calidad en todas las
fases, en particular en las de muestreo y análisis.
3
Introducción
Estas recomendaciones, aparte de su seguimiento obligado en la elaboración de
la cartografía global, se dirigen fundamentalmente a los programas nacionales de
cartografía geoquímica regional o a los mapas de ámbito nacional. Aunque el
término de cartografía geoquímica se había utilizado con anterioridad, es a partir
de este momento cuando cobra el sentido con el que se la contempla en la actualidad. Se entienden, como tales, estudios de escala regional cuyos objetivos no
están estrictamente orientados a la exploración minera, como anteriormente. En
virtud de los requerimientos que deben cumplir, suministran bases de datos
geoquímicos de calidad, aplicables:
 Al conocimiento y valoración ambiental, por las posibilidades de estimar los
contenidos de los elementos químicos en los medios superficiales, o sus niveles actuales («baselines»). Los fondos naturales son hoy en día difíciles de
conocer, dadas las contaminaciones difusas que afectan a prácticamente toda
la superficie del globo, por lo que es preferible hablar de «baselines» geoquímicos o de contenidos actuales, que de fondos naturales o backgrounds (Salminen, 2006). Permiten, en función de la resolución de las cartografías (densidad de muestreo), reconocer la existencia de pautas de contaminación difusa
o, incluso, local.
O A la exploración minera y al análisis de la potencialidad en recursos minerales
del territorio. Pueden permitir la discriminación de asociaciones geoquímicas
propias de determinados modelos de mineralización, así como la de preconcentraciones de ciertos elementos o halos de dispersión primarios de cierta
amplitud. Las bases de datos geoquímicos regionales suministran coberturas
digitales básicas para los análisis de prospectividad en SIG (Carranza, 2008).
O A la agricultura, pues proporciona la distribución y niveles de concentración de
elementos químicos que, en determinados tramos de contenidos, pueden representar deficiencias de nutrientes esenciales o, en exceso, ser nocivos para
las plantas.
O Al control de problemas de salud, animal o humana, que puedan estar en relación con la presencia excesiva o deprimida de elementos en los ecosistemas,
y que pueden pasar a la cadena trófica. Estudios a escala nacional o supranacional han puesto de manifiesto estas relaciones, siendo un ejemplo clásico el
de los síndromes de Keshan (miocardiopatías) y de Kashin-Beck (atrofias musculares) en China, al parecer ligadas a amplios dominios con bajos contenidos
de Se (<0,025 mg/kg).
O A la investigación geológica y a la ordenación territorial. El análisis espacial de
las distribuciones elementales, mostrando, en ocasiones, diferencias geoquímicas dentro de unidades geológicamente iguales o, por el contrario, la similitud
de respuestas en unidades consideradas como diferentes pueden aportar información para el replanteo de la interpretación geológica. Asimismo, los mapas de distribución espacial presentan a veces discontinuidades geoquímicas
netas, que pueden ser la expresión de fracturas profundas que no se manifiestan claramente en superficie. La existencia de grandes áreas con contenidos
elevados en determinados elementos potencialmente peligrosos o que, por el
contrario, pueden indicar una cierta potencialidad en recursos minerales, pueden ser factores importantes a tener en cuenta en la planificación de los usos
del territorio.
Los Atlas Geoquímicos Nacionales suelen consistir en la presentación, con objetivos divulgativos, de los mapas de distribución espacial de los contenidos geoquímicos actuales (geochemical baselines) en los diferentes medios de muestreo
considerados. Algunos de los más conocidos son los de Finlandia («Geochemical
Atlas of Finland», de sedimentos y de tills glaciares, realizado por el Geological
Survey of Finland, 1992), de Irlanda («Soil Geochemical Atlas of Ireland», por la
Treagask Environmental Protection Agency, en 2007), de Alemania («Geochemical
Atlas of Germany», en sedimentos de corriente y aguas superficiales, por el
B.G.R., en 2007) y los Atlas regionales elaborados por el British Geological Survey
(un ejemplo de los cuales puede ser el «Geochemical Atlas of Great Glen», de
1987, realizado a partir de muestras de sedimentos de corriente, con densidad de
muestreo de 1 m/1,5 km2, tamizadas a 0,150 mm y molidas en molino de ágata,
previamente a la determinación analítica de 24 parámetros o elementos químicos).
1.2. ANTECEDENTES EN ESPAÑA
Si bien los estudios de prospección geoquímica realizados han sido numerosos
en España desde los años 1960, la tradición de la cartografía geoquímica es relativamente reciente y ha estado protagonizada, salvo alguna excepción, por el
Instituto Geológico y Minero (IGME). Las exploraciones geoquímicas realizadas
por empresas mineras lo han sido generalmente en áreas relativamente pequeñas. Han tenido un enfoque táctico y se han basado en sedimentos de corriente
o en suelos, con el análisis de un reducido número de elementos químicos.
En 1980, el IGME, en convenio con el BRGM, que estaba desarrollando su Inventario de Recursos Minerales, inicia el Programa de Exploración Sistemática
(P.E.S.), que finalizó en 1991. Su objetivo era el barrido exploratorio sistemático
del territorio, con análisis total de muestras de sedimentos de corriente (fracción
<177 micras), y con una densidad de muestreo de 2 muestras/km2. El análisis
químico, realizado tras extracción total por ataque tetra-ácido, se realizaba por
DCP-AES (en una segunda fase por ICP-AES) y se determinaban concentraciones de 22 elementos químicos (posteriormente 28, en su fase última). En forma
complementaria se efectuaba una prospección mineralométrica en concentrados
de minerales pesados, con recogida de muestras de 10 l de sedimento y con
densidad de 1 muestra cada 5 km2. Las principales zonas de trabajo fueron la
Reserva Hespérica (Reservas de Almadén, Valdelacasa y Alcudia), el Pirineo
axial, Galicia, áreas del Batolito de los Pedroches y la Reserva Alange-Campillo
(Ossa Morena, Badajoz).
Otro antecedente significativo y más próximo, al menos en sus planteamientos
iniciales a un estudio de cartografía geoquímica, es el que se presenta en el Atlas
Geoquímico de Galicia, realizado para la Consejería de Industria y Comercio de
Es por ello que se dice de la cartografía geoquímica que es una actividad multiobjetivo.
La primera aportación al objetivo de la cartografía global fue la Base de Datos
Geoquímicos de Europa, elaborada por FOREGS, cuyo Atlas Geoquímico de
Europa derivado de ella fue presentado en 2006. Esta cartografía, cuyo diseño
de muestreo se estructura sobre la GRN (Red Global de Referencia), formada por
celdas cuadradas de 160 km de lado, en cada una de las cuales se tomaron 5
muestras de sedimentos de corriente, 5 suelos (muestras a dos profundidades,
0-20 cm y 20-40 cm), aguas de arroyos en puntos coincidentes con los de sedimentos (filtradas y no filtradas), y sedimentos de llanuras de inundación (tramo
superior). Los análisis en los materiales sólidos se hicieron con extracción total y
con extracción parcial. Se determinaron los valores de 64 elementos inorgánicos
y varios parámetros como pH y TOC en suelos, sedimentos y llanuras de inundación y se hicieron 66 determinaciones analíticas en las aguas. En la figura siguiente (fig. 1.1) se representa uno de los mapas incluidos en el Atlas.
Actualmente, en muchos países, y por parte de los Servicios e Institutos Geológicos, se están desarrollando actividades de cartografía geoquímica regional, siguiendo los estándares preconizados por IUGS-IAGC, adaptando medios de
muestreo más acordes con los rasgos físicos de sus territorios y, en algunos casos, ampliando los medios de muestreo (humus, líquenes, concentrados de minerales pesados, etc.) a sus intereses más específicos. Ejemplos de ello son los
casos de Reino Unido (programa G-Base, sedimentos, suelos y aguas), Alemania,
Suecia (suelos 1 m/6-7 km2), Estados Unidos (sedimentos, suelos, aguas), India,
China y otros.
Las estrategias son diferentes según los países, editándose, en algunos, los datos
y mapas con alta densidad de muestreo por sectores o regiones (Reino Unido),
mientras que en otros, en paralelo al desarrollo de la cartografía regional de alta
densidad, se han preparado mapas con menor densidad de muestreo para la
edición de un mapa nacional, con el fin de disponer de un mapa de geoquímico
de referencia.
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Figura 1.1. Mapa de distribución de contenidos totales de Hg en suelos (tramo superior).
Fuente: Geochemical Atlas of Europe (FOREGS, 2005)
Introducción
la Junta de Galicia por el Departamento de Edafología de la Universidad de Santiago de Compostela. Se fundamentó en la toma de muestras en el horizonte C
de suelos, según una cuadrícula con celdas de 1 × 1 km, resultando una densidad
de muestreo de 1 muestra/km2. La fracción <2 mm de las muestras fue analizada
por fluorescencia de Rayos X y por absorción atómica tras fusión con metaborato
de Na y/o de Li. Se determinaron los contenidos de 25 elementos químicos (contenidos totales) entre elementos mayores y traza. El Atlas presenta 25 mapas con
las distribuciones espaciales de los elementos analizados, pero sin conclusiones
acerca de ellas.
En el año 2006 se finalizó el Mapa Geoquímico de la Comunidad de La Rioja,
por el Gobierno de La Rioja, con el objetivo de obtener un mayor conocimiento
del potencial en recursos de la región y con fines medio ambientales. Fue realizado sobre la base de muestras de sedimentos de corriente, si bien se tomaron
algunas muestras de aguas superficiales y de rocas como referencias. El total de
muestras ascendió a 1.047 (en su mayoría sedimentos de corriente y cerca de
20% de suelos), sobre una superficie de 5.045 km2, lo cual indica una densidad
de muestreo de 1 muestra por cada km2. Las muestras preparadas se analizaron
por 54 elementos químicos determinados por técnicas de ICP y de INAA. Se
elaboraron, tras un análisis estadístico previo, mapas de distribución elemental y
se realizó un análisis multivariante.
El primer estudio geoquímico afectando al ámbito peninsular español se encuentra en el trabajo «Metales pesados, materia orgánica y otros parámetros de la
capa superficial de los suelos agrícolas y de los pastos de la España Penínsular», realizado por el INIA en 2004, a instancias de los Ministerios de Agricultura, Pesca y Alimentación, y el de Medio Ambiente. Se tomaron y analizaron muestras de suelo, compuestas por varios incrementos, recogidas en 2.700 parcelas
de aproximadamente 8 km de lado, quedando algunas parcelas del territorio sin
muestrear o sin analizar. Las muestras se tomaron con un tornillo sacamuestras.
En la fracción inferior a 2 mm se determinaron, tras extracción con agua regia y
por técnicas de espectrometría (ICP-AES) 6 elementos (Cr, Ni, Cd, Pb, Cu y Zn),
además del Hg, determinado por técnicas de vapor frío, tras digestión por agua
regia. Se realizaron además determinaciones del pH, del contenido de materia
orgánica, de C.E. (conductividad), de granulometría y de calcimetría. Tanto el
muestreo como la fase analítica se realizaron bajo un estricto seguimiento y cumpliendo protocolos de control analítico. Tras un estudio estadístico de las variables
disponibles, se presentan mapas con la distribución espacial de los metales pesados en las cuadrículas muestreadas (López Arias, M. y Grau Corbí, J. M. 2004).
Metales pesados, materia orgánica y otros parámetros de la capa superficial de
los suelos agrícolas y de pastos de la España Penínsular. INIA).
Desde el año 1998, y hasta la actualidad, el IGME ha continuado avanzando, en
régimen de convenio con Departamentos de Industria de Comunidades Autónomas, en la cartografía geoquímica regional del territorio, con un enfoque básicamente exploratorio, de las CC.AA. de Cantabria y amplias zonas (Ossa Morena,
en Badajoz) de Extremadura, con densidades de muestreo de 1 muestra/5 km2
(Cantabria) y de 1,5 muestras/km2 (Extremadura). Los medios de muestreo utili-
zados han sido los sedimentos de corriente, los concentrados de minerales pesados (1 muestra/5 km2) y los sedimentos de llanuras de inundación. En ambas
zonas, la fracción >150 µ de las muestras de sedimentos fue analizada por técnicas instrumentales de ICP-AES, de ICP-MS y de INAA (activación neutrónica). Se
determinaron los contenidos totales de 54 elementos químicos (48 en Cantabria).
Los concentrados de minerales pesados fueron estudiados en forma semi-cuantitativa con lupa binocular y analizados químicamente, tras extracción parcial, con
ICP-AES e ICP-MS. En los informes se describe el tratamiento de los datos, así
como se muestran numerosos mapas de distribución espacial de los elementos,
de las anomalías, y de las principales asociaciones geoquímicas, concluyéndose
con una aproximación al estado ambiental a escala regional.
Figura 1.2. Cartografía geoquímica regional. Zona S y SO de Extremadura. Mapa ternario de distribución de Na-K-Mg.
Fuente: «Cartografía y exploración geoquímicas en Ossa Morena,
S y SO de Badajoz-IGME y Junta de Extremadura, 2004».
Actualmente en fase de desarrollo se encuentra el proyecto GEMAS promovido
por el Grupo Experto en Geoquímica (EGG), de Eurogeosurveys («Geochemical
mapping of agricultural soils and grazing land of Europe»), cuyo principal
objetivo es suministrar una base de datos geoquímicos, armonizada, de los suelos agrícolas y de los suelos cubiertos permanentemente por una cobertura vegetal, o pastizales, a la escala continental europea. En esta acción, en la que
participan 34 países, se han tomado en torno a cada punto de muestreo fijado,
muestras de suelos en terrenos agrícolas (0-20 cm de profundidad) y en terrenos
cubiertos de pastizal próximos al anterior (0-10 cm). Todas las fases del proyecto están sometidas a un riguroso protocolo de calidad y siguen unas metodologías comunes (Manual de campo aceptado por los participantes, análisis químicos realizados en un único laboratorio). Su finalización está prevista para 2013.
El informe final constará, entre otros puntos, de una amplia información de la
distribución espacial de los diferentes elementos analizados y de un análisis de
estas distribuciones.
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