Propiedades magnéticas de las arenas recientes de la Bahía de Portmán, Murcia

57 Pages·2013·2.3 MB·Spanish

Universidad Complutense de Madrid

Propiedades magnéticas de las

arenas recientes de Portmán,

Murcia

Máster en Geofísica y Meteorología

Curso 2012 - 2013

Alumna: Clara Gómez García

Tutora: Fátima Martín Hernández

Propiedades magnéticas de las arenas recientes de
Portmán, Murcia

Trabajo Fin de Máster llevado a cabo dentro del Programa Oficial de
Posgrado, Máster en Geofísica y Meteorología impartido por los
departamentos de Física de la Tierra, Astronomía y Astrofísica I
(Geofísica y Meteorología) (Astronomía y Geodesia) y II (Astrofísica y
Ciencias de la Atmósfera), de la Facultad de Ciencias Físicas de la
Universidad Complutense de Madrid.

Clara Gómez García

Dirigido por la Doctora:

Fátima Martín Hernández

Índice
1 Introducción ..................................................................................................................................................1
1.1 Zona de estudio ..................................................................................................................................1
1.2 Historia minera de la zona .............................................................................................................2
2 Marco geológico ...........................................................................................................................................4
3 Conceptos básicos .......................................................................................................................................5
3.1 Propiedades magnéticas de la materia .....................................................................................5
3.2 Dominios magnéticos ......................................................................................................................7
3.3 Minerales magnéticos ......................................................................................................................8
4 Materiales y Metodología ........................................................................................................................9
4.1 Materiales .............................................................................................................................................9
4.2 Metodología ...................................................................................................................................... 10
4.2.1 Ciclos de histéresis ............................................................................................................... 11
4.2.2 Medidas de adquisición de la IRM y back-field IRM ................................................ 12
4.2.3 Representación de los parámetros de histéresis, el diagrama de Day ............ 13
4.2.4 Análisis del espectro de coercitividad de la IRM ...................................................... 13
4.2.5 Susceptibilidad magnética a bajo campo .................................................................... 14
4.2.6 Curvas termomagnéticas ................................................................................................... 15
4.2.7 Desimanación térmica de componentes ortogonales de la IRM ........................ 15
4.2.8 Microscopía electrónica de barrido (SEM) ................................................................. 16
5 Resultados .................................................................................................................................................. 17
5.1 Ciclos de histéresis ......................................................................................................................... 17
5.2 Medidas de adquisición de la IRM y back - field IRM........................................................ 20
5.3 Representación de los parámetros de histéresis, el diagrama de Day ...................... 21
5.4 Análisis del espectro de coercitividad de la IRM ............................................................... 22
5.5 Susceptibilidad magnética a bajo campo .............................................................................. 25
5.6 Curvas termomagnéticas ............................................................................................................. 26
5.7 Desimanación térmica de componentes ortogonales de la IRM .................................. 27
5.8 Microscopía electrónica de barrido (SEM) ........................................................................... 28
6 Discusión ..................................................................................................................................................... 29
7 Conclusiones y perspectivas de futuro ............................................................................................ 34
Agradecimientos ................................................................................................................................................ 36
Referencias ........................................................................................................................................................... 36

1 Introducción
1.1 Zona de estudio

La Bahía de Portmán (Figura 1), junto al pueblo del mismo nombre, se encuentra en
la provincia de Murcia al sureste de España, en el municipio de La Unión. Se trata de una
zona (Distrito Minero de Cartagena – La Unión) en la que las actividades mineras han
constituido durante más de dos mil años la actividad económica más importante con la
extracción por parte de fenicios, romanos y españoles de plata, plomo, cinc, cobre, estaño,
hierro y manganeso [Oen et al., 1975; Conesa et al., 2008]. La Bahía pertenece al litoral
Mediterráneo estando a los pies de la Sierra minera de Cartagena – La Unión que atraviesa
el Distrito Minero de Este a Oeste de forma paralela al Mar Mediterráneo a lo largo de 25
km entre Cartagena y el Cabo de Palos. Al Norte de Portmán se encuentra la máxima altura
de la sierra, el cerro de Sancti Spiritu de 434 metros de altitud. La zona se caracteriza por
un clima mediterráneo semiárido con una precipitación media anual de 275 mm que se
concentra en las estaciones de primavera y otoño mientras que la temperatura media
anual es de 17°C [Jiménez-Cárceles, 2006].

Figura 1. Localización de la Bahía de Portmán (puntero blanco y negro) en la península
ibérica. Fuente: Google Earth.
El Distrito Minero de Cartagena – La Unión es el principal distrito minero de la región y
cubre una extensión de 10 5 km en dirección Noreste-Suroeste contando con uno de los
depósitos de mineral Pb – Zn de mayor densidad de España [López-García et al., 2011].
~ 1 ~
Como consecuencia de la elevada actividad minera a lo largo de los siglos en esta región,
las zonas circundantes a la Sierra de Cartagena han sufrido transformaciones
geomorfológicas mostrando pilas de desechos y pozos, así como de balsas de estériles, que
se extienden a lo largo de muchos kilómetros. A raíz de la intensa explotación de la zona
llevada a cabo desde mediados del siglo XX, la Bahía de Portmán ha sido la más afectada,
llegando a desaparecer en pocas décadas (Figura 2) debido a los más de 57 millones de
toneladas de estériles de flotación (llamados colas) del Lavadero Roberto arrojados al mar
directamente, de los cuales, 30 millones fueron devueltos por las corrientes y el viento
llenando la Bahía (con más de 10 metros de profundidad en el centro, en un principio) y el
resto fue depositado en la plataforma continental [Martos-Miralles et al., 2001]. El
Lavadero Roberto era el lavadero de flotación diferencial más grande de Europa en la
época en que permaneció activo y era el lugar al que iban a parar los minerales extraídos
de las distintas minas, conectadas con el lavadero mediante el túnel José Maestre, para
retirar las impurezas mediante un proceso de batido de los minerales tratados con aire y
reactivos químicos. La línea de costa de la Bahía ha retrocedido un kilómetro,
aproximadamente. Las consecuencias no se reducen únicamente a cambios
geomorfológicos, se trata de un grave problema medioambiental. Se ha encontrado que la
contaminación de la superficie y las aguas subterráneas de zonas adyacentes las hace
inadecuadas para el riego y para beber [Robles-Arenas et al., 2006], y, la flora y la fauna
también se ha visto afectada por la contaminación. Además, es común la aparición de
aguas ácidas tras las lluvias en las calles de pueblos cercanos y existe el riesgo de que las
colas de las minas cercanas a zonas urbanas se desplomen como consecuencia de su débil
estabilidad estructural [Conesa et al., 2008]. Por otra parte, la Bahía de Portmán presenta
elevadas concentraciones de metales como plomo, cobre, cinc, cadmio o mercurio
[Martínez Orozco et al., 1993; García et al., 2003] así como de sulfuro y óxidos de hierro.

Figura 2. Vista aérea de la Bahía de Portmán, en 1956 (izquierda) y 2009 (derecha). Figura
modificada a partir de López Ortiz, 2011.
Con este trabajo se pretende caracterizar la señal magnética, tipos de minerales,
características físico-químicas, propiedades magnéticas y concentración a lo largo de la
playa de los minerales magnéticos depositados en la Bahía a consecuencia de su
colmatación.
1.2 Historia minera de la zona

Toda la zona circundante a la Bahía de Portmán ha estado sujeta a la explotación
minera desde antes del Imperio Romano (27 a. C – 476 d. C.) hasta 1991, cuando la
actividad cesó.
~ 2 ~
La historia minera de la región se remonta a la época de los íberos y continúa con los
fenicios y cartagineses. La Sierra fue muy explotada por su plomo y plata. En este sentido,
el control de estos recursos minerales fue una de las principales causas para el
establecimiento de los cartagineses en esta región (siglo III a. C.), y la ocupación romana
posterior (siglo II a. C.). La antigua Cartago-Nova (actual Cartagena) fue una de las
ciudades romanas más importantes de la antigua Hispania. Los romanos mejoraron la
extracción de hierro, plomo y plata. La actividad extractiva romana era tan intensa que,
después de su caída, se utilizaron los residuos generados durante siglos como fuente de
minerales. Después de la decadencia romana, la actividad minera disminuyó, entre otras
razones, debido a la despoblación de la región, pero un bajo nivel de actividad se mantuvo
en los siglos siguientes [Conesa et al., 2008; Oyarzun et al., 2013].
La minería vuelve a retomar importancia en esta región a mediados del siglo XIX, cuando
el distrito se llega a convertir en uno de los principales productores de Pb – Zn del mundo
ya que esta época supuso un punto de inflexión debido a algunas disposiciones oficiales
que favorecían la actividad minera, como la Ley de Minas de 1825 de Fausto de Elhuyar,
que permite las explotaciones mineras sin licencia real, y el decreto ley que prohíbe la
exportación de mineral bruto, promoviendo la industria metalúrgica nacional. El
desarrollo de la minería del plomo en las cuencas de Almería y el descubrimiento en 1839
del filón El Jaroso en Sierra Almagrera, sirvieron de aliciente para el despegue de la
minería murciana. Además, en ese mismo año, comienza la explotación de la Mina Cabezo
Rajao que aprovechaba las terreras romanas, sin embargo, hacia 1846 se van a agotando
las viejas terreras romanas más ricas y comienza la explotación de los carbonatos de
plomo y sulfuros. Todo esto, junto con el desarrollo de la metalurgia, el desarrollo
tecnológico (cabe destacar la introducción de máquinas de vapor en 1866) y las nuevas
técnicas de fundición, provocó un boom de la actividad minera en el sudeste de España,
que se basaba en una gran cantidad de pequeñas explotaciones en galerías subterráneas y,
con el desarrollo de la industria, se empezó a explotar también cinc y hierro [Manteca
Martínez et al., 2005; Conesa et al., 2008]. Este periodo que arrancó en 1839 se caracteriza
por el auge y la consiguiente decadencia, debida a la incapacidad de respuesta ante
cambios políticos y tecnológicos, conduciendo a la minería a una crisis (se abandonan
yacimientos y se produce la emigración minera).
En el siglo XX, la crisis del sector minero obligó a tomar nuevas estrategias a las empresas
y una aptitud cada vez más intervencionista al Estado. Resurge la minería con los lastres
del período anterior. La empresa Peñarroya aparece en Murcia en 1912 pero fue en 1930
cuando la compañía toma el control minero de la región con el surgimiento de la Sociedad
Minero Metalúrgica Zapata – Portmán, convirtiéndose en 1947 en la Sociedad Minero y
Metalúrgica de Peñarroya – España (SMMP-E) y consiguiendo a partir de entonces
pequeñas concesiones para implantar una explotación a cielo abierto. Resurge la
explotación minera con la mejora de las técnicas de extracción, la introducción masiva de
la tecnología de flotación en las minas de La Unión, la demanda en alza como consecuencia
de la segunda guerra mundial y el crecimiento económico europeo de los años 50 y 60. En
los años 50 la empresa comienza a abrir las primeras explotaciones a cielo abierto como la
Mina Emilia en 1954. En 1957 se construye el Lavadero Roberto y posteriormente se
abren las minas San Valentín en 1966 que se prolongará con Corta Tomasa, Gloria en 1965
y Los Blancos en 1973. En 1956 las empresas mineras se comprometieron a no realizar
~ 3 ~
vertidos de líquidos con sólidos en suspensión, esto no fue cumplido nunca por Peñarroya
que realizó vertidos al Mar Mediterráneo a través de la Bahía de Portmán (Figura 3) desde
el año 1957 hasta el año 1990. A mediados de los años 80 se precipitan los
acontecimientos: crisis de mercados, conflictos salariales y sindicales, consideración de las
políticas medioambientales, etc.; cesando la actividad minera paulatinamente en esta
década hasta que se paran los vertidos el 30 de marzo de 1990 [Manteca Martínez et al.,
2005; García Belchí, 2007].

Figura 3. Imagen de los vertidos (izquierda) (modificada a partir de Poveda, 2007)
procedentes del Lavadero Roberto directamente al mar y punto geográfico (derecha) donde
se arrojaban (Google Earth).
2 Marco geológico

La Sierra de Cartagena se encuentra al Este de las Cordilleras Béticas. Se caracteriza
por una estructura laminar superpuesta de complejos tectonoestratigráficos. El
basamento está formado por los complejos Nevado – Filábrides (Precámbrico/Paleozoico
a Triásico) y Alpujárrides (Pérmico a Triásico) (Figura 4), que afloran como mantos de
cabalgamiento superpuestos de edad Alpina y están afectados por un metamorfismo
decreciente de abajo a arriba. En el Mioceno Superior, estas unidades basales sufrieron un
colapso gravitacional, que fue acompañado de un importante magmatismo calcoalcalino
alto en potasio y de la sedimentación marina en las cuencas extensionales del Mioceno al
Plioceno. Tras el Neógeno, hay una importante fase de fracturación, seguida de fenómenos
volcánicos y levantamiento de la Sierra, y posteriormente del desmantelamiento erosivo
actual [Manteca Martínez and Ovejero Zapino, 1992; López-García et al., 2011].
En la Sierra Minera de Cartagena-La Unión caben destacar, bajo un punto de vista
morfológico, los siguientes tipos de mineralizaciones [Oen et al., 1975; Manteca Martínez
and Ovejero Zapino, 1992]: (i) mantos: masas y cuerpos estratoides que se encuentran en
los complejos Nevado – Filábrides (segundo manto) y Alpujárrides (primer manto). Ambas
unidades de manto presentan dos conjuntos de minerales distintos: (a) greenalita –
magnetita – sulfuros – carbonatos – sílice (manto de silicatos) y (b) clorita-sulfuros-
carbonatos-sílice (manto piritoso). La mayor parte de plomo y cinc fueron extraídos de
estos depósitos tipo manto. (ii) Diseminaciones en el Mioceno: cuerpos irregulares
alargados en la dirección NO – SE, según la fracturación. Son el recurso minero de mayor
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