Análisis del contenido de arsénico en los depósitos terciarios y cuaternarios de la llanura pampeana: factores litogénicos que determinan su concentración en las aguas subterráneas

Abstract

El propósito de esta tesis doctoral es analizar el contenido de arsénico (As) en los depósitos del Cenozoico tardío de la llanura pampeana y establecer los controles litogénicos que derivan en altas concentraciones de As en las aguas subterráneas. Para este fin, se plantearon objetivos específicos dirigidos a identificar los principales minerales de As, óxidos e hidróxidos de Fe autígenos, amorfos o cristalinos en los sedimentos, suelos y paleosuelos; incrementar el conocimiento de la variabilidad del As en relación con los procesos depositacionales y postdepositacionales; y contribuir al conocimiento de los factores que controlan los procesos geoquímicos e hidroquímicos y que determinan altas concentraciones de As en las aguas subterráneas. De acuerdo con los objetivos propuestos, se realizó un estudio a partir de una aproximación de escala de análisis jerárquico (llanura pampeana, cuenca de drenaje, perfil geológico, grano-partícula) que responden a diferentes factores de control. En relación con el área de estudio, se establecieron una serie de supuestos con la finalidad de acotarla, sin perder la representatividad de los procesos que tuvieron lugar en todo el espacio físico-geográfico, ni la validez de los resultados a los que se pretende arribar. Se establecieron por lo tanto tres sectores dentro de la provincia de Buenos Aires: los acantilados de Farola de Monte Hermoso, los acantilados de Chapadmalal y la cuenca del arroyo Claromecó. Los materiales y métodos utilizados se dividen sustancialmente en el análisis sedimentario y en el análisis hidroquímico de las aguas superficiales y subterráneas. El análisis sedimentario consta de una etapa de campo durante la cual se tomaron muestras de sedimento y se confeccionaron perfiles sedimentológicos. Se realizó un análisis de facies de los ambientes sedimentarios, los cuales fueron sucesivamente enmarcados en los subciclos depositacionales definidos por Zárate (2005). Luego, se desarrolló una extensa etapa de gabinete y laboratorio en la cual se realizaron ensayos enfocados en la determinación granulométrica, mineralógica y geoquímica (elementos mayoritarios, minoritarios y traza) de los sedimentos. Sobre muestras seleccionadas, se realizaron ensayos específicos para cuantificar y localizar las concentraciones de As en las fases minerales. En relación con las aguas subterráneas y superficiales, se recolectaron muestras en la cuenca del arroyo Claromecó y se analizaron los principales parámetros fisicoquímicos inestables (pH, Eh, CE, DO, TDS) y la composición química (mayoritarios, minoritarios y traza).

The main goal of this Doctoral Thesis consists of the analysis of As concentrations in the Late Cenozoic deposits of the Pampean plain and the lithogenic controls that determine its concentration in groundwater. With this purpose, the study was carried out according to several specific objectives: a) to determine the main As-bearing minerals as rock-forming minerals and authigenous Fe oxides and hydroxides; b) to improve the knowledge of the variability of As in relation to the mineralogy, depositional and postdepositional processes; c) to analyze groundwater in order to understand the geochemical processes acting in the Pampean plain. According to the proposed objectives, the study was conducted based on a hierarchical scale approach (Pampean plain, drainage basin, geological profile, grain-particle) responding to the different forcing factors. The study area was constrained to a representative region within the southern Pampean plain in the bases of stratigraphy and previously described areas with high As contents in groundwater. Therefore, three sectors of the southern Pampean plain were selected: Farola de Monte Hermoso sea-cliffs, Chapadmalal sea-cliffs, and the Claromecó fluvial basin. The materials and methods used involve the analysis of sediments and surface water/groundwater. Stratigraphical, geomorphological and sedimentological studies were carried out during fieldwork. The facies analysis of the analyzed deposits led to defining different sedimentary environments, which were later correlated to the depositional subcycles defined by Zárate (2005). In the laboratory, grain size, mineralogical and geochemical analyses were performed in representative samples taking into consideration both the stratigraphy and the sedimentary environments inferred. On the selected As rich sediments, specific qualitative tests were conducted to establish the localization and the concentrations of As in the different mineralogical phases. Water samples (surface and groundwater) were taken during fieldwork and analyzed for major, minor and trace elements.