Isla orpúA: implicaciones ambientales con base en estudios sedimentológicos y mineralógicos



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ISLA BARRERA ORPÚA: IMPLICACIONES AMBIENTALES CON BASE EN ESTUDIOS SEDIMENTOLÓGICOS Y MINERALÓGICOS
CAMILO ERNESTO PÉREZ

RESUMEN

La Isla barrera Orpúa se encuentra localizada entre Cabo Corrientes y la desembocadura del Río San Juan, en la zona costera baja del Pacífico, al suroccidente del Departamento del Chocó. En el presente estudio se analizaron sedimentológica y mineralógicamente los sedimentos que constituyen la isla.


La isla Orpúa está conformada por una serie de facies sedimentarias, las cuales permitieron establecer cuatro ambientes de depósito: Playa Trasera, Frente de Playa, Frente de Costa y Relleno de Canal. La isla se generó mediante un proceso progradante, el cual fue determinado a través de la interpretación de las facies sedimentarias y de las fotografías aéreas de diferentes años.
Los análisis mineralógicos mostraron clastos de anfíbol (hornblenda), piroxeno, cuarzo, plagioclasa, epidota, biotita, turmalina, chert, pumpellita, ilmenita, magnetita y líticos de arenisca, pizarra, filita, basalto, dacita, vidrio volcánico alterado y fragmentos de conchas como componentes principales. De acuerdo con estos análisis, se determinaron como probables roca fuente de los sedimentos el Complejo máfico-ultramáfico zonado de Bolivar y los Grupos Diabásico y Dagua.
Los análisis geoquímicos de Au, Pt, Fe2O3, TiO2 y Cr2O3 determinaron porcentajes menores al 8%, lo que indica que las arenas de esta isla barrera no son económicamente aprovechables.


ABSTRACT

The Orpua Barrier Island is located between Cabo Corrientes and the San Juan river mouth, at the Pacific lowlands zone, in the South west of the Choco Department. Sediments that form the Island are analyzed sedimentologically and mineralogically.


The Orpúa Barrier Island is composed by series of sedimentary facies, which allow to establishing four depositional environments: Backshore, Foreshore, Shoreface and Channel fill. A progradating process generated this island, which was determined through the interpretation of sedimentary facies and aerial photographs of different vintages.
The mineralogical analysis shows clasts of amphiboles (hornblende), piroxenes, quartz, plagioclase, epidote, biotite, tourmaline, chert, pumpellyte, ilmenite, magnetite, and litics of sandstone, slate, phyllite, basalt, dacite, alterated volcanic glass and fragments of shells as the main components. Based upon this analysis, the Bolivar zoned mafic-ultramafic complex as well as the Diabasic and Dagua Groups are established as a probable source rock of the sediments.
Geochemical analysis of Au, Pt, Fe2O3, TiO2 and Cr2O3, result in ammounts less than 8 %, which indicate that barrier island sands are not economically useful.

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INGEOMINAS

Diagonal 53 # 34 - 53

BOGOTÁ

OBJETIVOS
1.- Determinar la estabilidad de la isla barrera frente a procesos de erosión y acresión.
2.- Definir el ambiente de formación del cuerpo de arena con base en las estructuras sedimentarias físicas y biogénicas, y en las características texturales de los sedimentos.
3.- Identificar la composición mineralógica de las arenas negras que se encuentran en esta isla.
4.- Determinar la procedencia de los sedimentos de la isla barrera mediante análisis granulométricos, sedimentológicos, mineralógicos y a través del estudio de los cambios que ha experimentado esta isla en el pasado.
LOCALIZACIÓN
L
a Isla barrera Orpúa se encuentra ubicada en la costa del Pacífico, en el sector suroccidental del Departamento del Chocó (Figura N°1), abarcando un área aproximada de 11,75 km2.

METODOLOGÍA

Inicialmente se llevó a cabo una recopilación bibliográfica sobre el área de estudio, relacionada con su geología en general y en forma más específica con investigación sobre minerales asociados a playas. Luego se realizó una interpretación fotogeológica que permitió determinar los rasgos geológicos, geomorfológicos y también los desplazamientos que ha sufrido esta isla en los años 62 y 68, con base en las fotografías aéreas del I.G.A.C. de esos años.


De igual manera, se analizó una imagen de radar tomada en 1992, a escala 1:100.000, perteneciente al IGAC. Esta imagen fue facilitada gentilmente por esa Institución para tal propósito.
En campo se elaboraron dos perfiles perpendiculares a la línea de costa, en los sectores norte y centro de la isla barrera. Los perfiles se extendieron a partir del nivel de baja marea hasta el límite de la playa trasera con la zona de manglar (Figura N° 2). Para el levantamiento de perfiles de playa se utilizó un nivel de mano (Nivel Abney), una cuerda de 6 metros, un jalón de 1,5 metros y una mira de 3 metros graduada en centímetros.
Como parte fundamental de la investigación, se realizaron, siguiendo la línea del perfil, dos sondeos hasta una profundidad promedio de 217 cm, para lo cual se utilizó un tubo de aluminio de 3’’ de diámetro, y un martillo de 12 libras. La ubicación del mar con respecto a la perforación se tuvo en cuenta en cada sondeo, para lo cual se hicieron marcas visibles sobre el tubo de aluminio.
En el laboratorio se llevó a cabo la Preparación de pellejos, describiendo en forma general la muestra fresca. Con el material residual de los pellejos se elaboraron los Análisis granulométricos, haciendo un muestreo a intervalos de 40 centímetros, comenzando de cero hasta la máxima profundidad de cada sondeo. Además del muestreo en los anteriores intervalos, se practicaron en niveles de interés, bien por su textura, color u otra característica. Así mismo se hicieron Análisis químicos, donde se practicó un muestreo total en cada uno de los sondeos a analizar, es decir, una muestra representativa de la longitud de todo el núcleo. Los análisis realizados fueron: Absorción Atómica para Si, Fe (total), Al, Cr, K, Na, Mg, Ca, Au y Pt; y Análisis de Colorimetría para Ti.

Los Análisis mineralógicos comprendieron de una separación con líquido denso (Tetrabromoetano), donde se obtuvieron dos fracciones, una liviana (<2,9 g/cm3) y otra pesada (>2,9 g/cm3). Posteriormente, se elaboraron secciones delgadas-pulidas, para análisis con los microscopios petrográficos de luz reflejada y luz transmitida.



GEOMORFOLOGÍA

La isla presenta una extensión longitudinal de 11,75 kilómetros y una amplitud promedio de 684 metros. La máxima amplitud, de 950 metros, se alcanza en el extremo sur, cerca a Orpúa, desde donde mantiene su amplitud en dirección al norte, hasta cercanías del estero La Cale, donde disminuye en amplitud (210 metros), para luego alcanzar un ancho de 720 metros en su extremo más norte.


Dos perfiles topográficos transversales, localizados en el norte y centro de la isla, muestran que la isla no alcanza una altura superior a 0,6 metros por encima del nivel de máximas mareas. Son notorios los escarpes erosivos de la berma, que separan el frente de playa de la playa trasera, y que alcanzan la mayor altura dentro del perfil de la isla (Figura N° 3). Así mismo, son evidentes crestas de playa, de poca amplitud y escasa altura (30 cm de ancho por 60 cm de alto aproximadamente), que se extienden por espacio de 400 metros.
Estas crestas de playa están separadas por depresiones, que en algunos casos permanecen anegadas. Los incrementos en altura, por las crestas de playa, generalmente están acompañados de cambios en las características de la vegetación; es decir, que a medida que se avanza hacia el continente, se presenta una sucesión de la vegetación que va desde un conjunto de pastos y arbustos bajos, hasta el bosque húmedo tropical propiamente dicho, de mayor edad, más denso y mejor desarrollado.



La isla barrera Orpúa ha sufrido relativamente pocos cambios morfológicos. En general para toda la isla (norte, centro y sur) se presenta un incremento en amplitud del orden de 410 metros entre los años 1962 y 1992, con una tasa de acreción del orden de 13,67 metros/año (Figura N° 4).


La forma del limite interior de la isla barrera en el sector norte, muestra las posibles etapas de evolución de la espiga en su crecimiento hacia el norte, puesto que éste limite mantiene la forma cóncava propia de la espiga.
Hacia el sur, entre 1962 y 1992 se presenta una acreción del orden de 200 metros, que modifica una espiga que se extiende desde el extremo sur de la isla. Entre 1968 y 1992, esta espiga se une a la isla, dando lugar a un alargamiento de la isla barrera en esa dirección.
El contacto interior con la zona de manglar, sólo se observó en el centro de la isla. Este es de tendencia abrupta, al igual que en algunos sectores de las otras islas, caracterizado por el descenso del perfil topográfico y cambios en vegetación.

EVALUACIÓN PRELIMINAR DE LAS ARENAS NEGRAS



Análisis Geoquímicos
De acuerdo con los resultados geoquímicos, se puede observar una variación lateral de Sur a Norte, del contenido químico de las arenas a lo largo del sector litoral. La Figura N° 5, muestra el porcentaje obtenido para los principales elementos, expresados en óxidos hasta el 50%, debido a que el porcentaje restante (50%) para todas las muestras corresponde a SiO2. Dentro del porcentaje denominado “Faltante”, se encuentran los elementos que no se analizaron para éste estudio, además de las pérdidas de material durante el proceso de preparación y análisis de las muestras.


En general, aumenta la tendencia en el contenido de SiO2 en las muestras cercanas al limite interior de la isla; el contenido en Fe2O3 presenta un comportamiento similar al del SiO2, aumenta en dirección al continente (arenas del límite interior de la isla), sin embargo, en la zona central de la isla, en el sondeo CP-4, el contenido es menor en el límite interior (6,8%) en comparación con el sondeo del frente de playa de esta zona (CP-3) que es de 8,3%.


El contenido de TiO2 se incrementa de Norte a Sur y varía notablemente entre el frente de playa y el limite con el manglar, presentando un mayor contenido de TiO2 en las arenas del frente de playa. El contenido de Cr2O3 aunque es muy bajo, del orden de 0,01% a 0,1%, tiene una tendencia similar a la de los óxidos ya analizados, exceptuando el sondeo CP-4, en la zona central de la misma, donde es mayor en el frente de playa (CP-3).
El porcentaje tan reducido de Oro (Au) y Platino (Pt) encontrado en las arenas de ésta isla barrera (30 ppb), se debe fundamentalmente al peso específico tan alto de estos elementos, que ocasiona que se depositen en las zonas altas o cercanas a la fuente, en los aluviones cuaternarios de los principales ríos y afluentes que los transportan, impidiendo que lleguen fracciones significativas a las zonas costeras.
La concentración entre 0,1% y 1,5% de TiO2 y Cr2O3, determinada para una profundidad promedio de 217 cm dada por los sondeos, en una superficie aproximada de 12 Km2, no sugiere una viabilidad económica para la explotación de estas arenas. No se podría implementar un método económico de beneficio, con el fin de eliminar la cantidad de SiO2, puesto que el tamaño del material arenoso es muy homogéneo (arena fina a muy fina) y el tenor de los minerales económicamente interesantes es muy bajo. Por estas razones no se procedió a un cálculo de reservas.
Análisis Mineralógicos
La asociación mineralógica encontrada en las arenas de la Isla Orpúa, permite establecer que la procedencia de éstos es la vertiente occidental de la Cordillera Occidental. Minerales como la pumpellita, epidota, augita y líticos de chert, basaltos y vidrio volcánico alterado, provienen de rocas básicas que corresponden con las rocas del cretácico tardío perteneciente al Grupo Diabásico, definido por Barrero-Lozano (1979), que está constituida por diabasas, pegmatitas, basaltos y lavas almohadilladas con hialoclastitas, tobas, brechas y aglomerados.

La cromita, epidota, plagioclasa, piroxeno, augita (clinopiroxeno) y los líticos de dacitas, provienen de rocas ultrabásicas, como las peridotitas, probablemente pertenecientes al Complejo Máfico-Ultramáfico Zonado de Bolivar de edad Turoniano – Santoniano (Barrero-Lozano, 1979).


Los líticos de pizarras y filitas, provienen de la Formación Cisneros de edad cretácico temprano (Barrero-Lozano, 1979) perteneciente al Grupo Dagua, que está constituida por pizarras y filitas que muestran una textura típica de metamorfismo dinámico.

FACIES E INTERPRETACIÓN FACIAL

Con base en las descripciones de las secciones columnares de la isla estudiada, se identificaron y separaron cuatro facies sedimentarias (Figura N° 6), que a continuación se describen, teniendo en cuenta para su clasificación criterios tales como el arreglo textural y las estructuras sedimentarias presentes.





Facies de playa trasera PT (backshore)
Esta facies fue identificada en los sondeos pertenecientes a la zona interior de la isla barrera, en límites con el manglar. Dentro de esta facies se reconoció como característica la arena fina a muy fina, sin embargo, eventos de alta energía como tormentas, depositan sedimentos de “sobrelavado” (overwash), heterogéneos, de gran variedad granulométrica, a veces con entremezcla de fragmentos de conchas y restos vegetales (Reineck y Singh; 1980, Reinson, 1992). Estos depósitos de sobrelavado, se depositan sobre la parte trasera o interior de las islas barrera, en forma de abanicos, de poco espesor, alargados en dirección al continente, semicirculares, generalmente laminares o tabulares de gran amplitud y orientados perpendicularmente a la línea de costa.
Así mismo, dentro del registro sedimentológico de este ambiente, es posible encontrar fragmentos de conchas o conchas completas formando capas, aunque estas capas son menos continuas que las presentes en otros ambientes sedimentarios costeros, debido a que en general se concentran en las depresiones del terreno, que son someras y muy variables en forma y permanencia. Estas conchas y fragmentos de conchas, pueden corresponder al retrabajamiento de antiguos depósitos de sobrelavado por el agua superficial y el viento.
Se observó en la mayoría de los sondeos laminación fina a media plano paralela continua, estratificación cruzada a pequeña escala, y estratificación curvada paralela cóncava hacia arriba, típicas de las zonas de playa trasera (Reineck y Singh, 1980). Estos tres tipos de estructuras se desarrollan principalmente bajo la acción periódica de pequeñas corrientes de agua, durante épocas de inundación de la playa trasera. Una vez formadas, en periodos secos es retrabajada la superficie más superior por el viento.
Los dos últimos arreglos estructurales antes mencionados para este ambiente, se pueden generar también por la migración de dunas y pequeñas corrientes superficiales o al relleno de depresiones someras de la superficie (Reading, 1978).
Las estructuras sedimentarias biogénicas evidenciadas en los núcleos estudiados, están representadas por bioturbación. De acuerdo con Howard (1969), esta bioturbación es el producto del crecimiento de vegetación, y el emplazamiento de madrigueras de moluscos y crustáceos (cangrejos).
En los sectores superiores de este ambiente existe el desarrollo de suelos, de color pardo oscuro a rojizo, poco profundos e inmaduros, compuestos principalmente por lodos y una fracción subordinada de arena fina. En todos los sondeos donde se reconocieron estos suelos, se ubican estratigráficamente en las áreas más altas, sin embargo, en el sondeo CP-2 el suelo se encuentra infrayaciendo un depósito de sobrelavado, siendo más desarrollado, más viejo y de color negro.
Facies de frente de playa FP (foreshore)
Esta facies se identificó en todos los sondeos analizados. Se encuentra constituida principalmente por intercalaciones de arena fina y media. Se caracteriza por las siguientes estructuras sedimentarias físicas: Laminación plano-paralela continua, producto de la deposición de sedimento aportado por la llegada de las olas al frente de playa; este tipo de estructuras está asociado a rápidas oscilaciones del oleaje sobre el frente de playa (Reineck y Singh, 1980). Esta laminación es delgada (1 a 3 mm) a media (3 a 10 mm).
Laminación plano-paralela inclinada, posiblemente perteneciente a una unidad de estratificación cruzada asociada a ondulitas. El ángulo de inclinación de estas capas depende directamente del tamaño de grano del sedimento involucrado; es así como en segmentos con material fino, el ángulo es muy bajo, mientras que en capas con grano medio a grueso, la inclinación puede llegar a ser muy alta (Reineck y Singh, 1980).

Las ondulitas que se identificaron en los sondeos, posiblemente hacen parte de un sistema de ondulitas, o son el reflejo del movimiento oscilatorio de las olas (flujo y reflujo). La estratificación cruzada evidencia la migración de ondulitas sobre el frente de playa, por la acción de las corrientes al incidir el oleaje en zonas someras. De igual forma, esta estratificación se puede presentar en el flanco interior de una barra longitudinal, que se desarrolla paralela a la línea de costa.


Morfológicamente, es muy común encontrar que el Frente de Playa posea una topografía de montes y valles (ridge and channel), compuesta por una serie de montículos asimétricos, paralelos a la costa, separados por artesas o depresiones someras de gran extensión (Reading, 1978), sobre la cual se puede desarrollar la estratificación cruzada.
Aunque no es muy evidente, dentro de los sondeos se presentan lentes de lodo y arena muy fina, que evidenciarían una estratificación de tipo “flaser simple” (Reineck y Singh, 1980). Este tipo de acumulación sedimentaria, refleja la alternancia de flujos de energía asociados al régimen mareal sobre un fondo de acumulación con depresiones asociadas al desarrollo de ondulitas.
Texturalmente, hacia la zona inferior del frente de playa (channel), cercana al límite con la zona de rompientes, se identificaron concentraciones de cantos de cuarzo, jaspe y chert tamaño guijo, y fragmentos de conchas ubicados en diversas posiciones dentro de un material tamaño arena media a fina. En algunos intervalos, se apreciaron restos vegetales, principalmente hojas y cortezas delgadas de tallos, ubicados paralelos a la estratificación. Estos se derivan de los manglares o la vegetación presente adyacente a la playa, y se encuentran allí emplazados por la acción de las corrientes de reflujo, debido a su baja densidad que les permite movilizarse con los flujos de agua.
Dentro de esta facies también son características láminas finas a medias de color más oscuro al sustrato que las contienen, producto de la concentración y oxidación de minerales pesados y minerales oscuros (anfíboles, piroxenos, biotitas, etc.).
Hacia la parte superior del frente de playa, se observaron lentes de arena más clara que el sustrato, producto del emplazamiento de madrigueras de cangrejos, moluscos y otros organismos presentes en este ambiente. Dentro de casi todos los sondeos, se apreciaron intercalaciones de los depósitos pertenecientes al frente de playa superior y frente de playa inferior. Esto obedece a las migraciones, tanto horizontal como verticalmente, de estos subambientes como consecuencia de la acción progradante de la costa.
Facies de frente de costa FC (shoreface)
Para esta facies es característico el tamaño de grano fino, aunque en este ambiente también es posible encontrar material de grano grueso. Se identificó laminación plano-paralela continua generada por la deposición de sedimentos finos en un ambiente con energía relativamente baja, donde es muy significativo el aporte de material arenoso seleccionado, arrastrado en las nubes de sedimento traídas por las corrientes de resaca (rip currents). Se observaron también ondulitas, que son el producto del movimiento en “vaivén” del oleaje (Reading, 1978).
Las pocas estructuras sedimentarias identificadas se encuentran deformadas por la gran actividad bioturbadora de organismos bentónicos, típica de este ambiente (Reineck y Singh, 1980; Howard y Reineck, 1981). Dentro del registro sedimentario se encuentran conchas y fragmentos de conchas, en su mayoría ubicados con convexidad hacia el tope de la secuencia, posición que indicaría un asentamiento normal de éstas dentro del sedimento, es decir, que no han sufrido ninguna alteración desde su deposición.
Facies de relleno de canal RC
Está compuesto texturalmente por sedimentos gruesos tamaño guijo y arena muy gruesa, con abundantes conchas y fragmentos de conchas; y algunos intervalos de arena media a fina. Las intercalaciones de material fino, corresponden en este sondeo a depósitos del frente de playa, mientras que los depósitos gruesos pertenecen a un ambiente fluvial.
Este tipo de disposición en el registro sedimentario, evidencia fluctuaciones en el predominio del ambiente fluvial sobre el marino. Estas oscilaciones en la presencia de dichos ambientes, son consecuencia principalmente de: 1) la localización del sondeo en zonas adyacentes a la desembocadura del río Orpúa, de gran caudal; 2) la corriente de deriva litoral, que tiene una dirección de Sur a Norte; y 3) el régimen macromareal de la zona.
La base del sondeo CP-5 permite entrever el desplazamiento del canal del río hacia esta zona de la isla, pues se aprecia un cambio brusco (superficie de erosión) entre el depósito de frente de playa y el suprayacente relleno de canal.
En la costa del Pacífico, varios autores (Martínez y González, 1998; Martínez et al, 1995; Martínez et al, 1998) han determinado que ésta migración de las bocanas, especialmente hacia el Norte, es consecuencia de la corriente de deriva litoral. Al desplazarse el estuario, los depósitos fluviales se emplazan sobre las arenas de la playa.

AMENAZAS GEOLÓGICAS

Estudios previos en la costa Pacífica Colombiana (Martínez y Carvajal, 1990; Martínez y González, 1997), evidencian la tendencia erosiva a la que están siendo sometidas las islas barrera a lo largo de la zona litoral Pacífica. A pesar de que en el presente trabajo se determina un proceso progradante de la isla en el pasado reciente, es innegable la tendencia transgresiva de la mayor parte de las islas del litoral Pacífico, debido probablemente a la influencia global del ascenso del nivel del mar como consecuencia directa del cambio climático.


El efecto invernadero (Greenhouse effect) que actualmente afecta la atmósfera terrestre, permite pronosticar hacia el futuro un ascenso significativo del nivel del mar a una tasa elevada, lo que producirá muy seguramente un efecto erosivo y una mayor removilización de sedimentos, modificando severamente la isla (Martínez y González, 1997).
Las principales amenazas a que está sometido este cuerpo arenoso son: Erosión e Inundación. A pesar de que Martínez y González (1997) identificaron el hundimiento como una amenaza latente en varias islas barrera al sur de Buenaventura, en la zona de estudio no se encontraron evidencias que permitan ubicar éste fenómeno como una amenaza para la isla estudiada. Tres características fundamentales permiten confirmar la alta vulnerabilidad de las islas, estas son: 1) La escasa elevación de la isla barrera, lo que permitiría que altos niveles de marea sumados a vientos locales fuertes, puedan cubrir con facilidad amplios sectores de la misma. 2) Los procesos costeros complejos e intensos, los cuales permanentemente afectan la línea de costa. 3) La corriente de deriva litoral produce inestabilidad en el frente de las islas, generando movilización de sedimentos hacia el norte de las mismas.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES


  • De acuerdo con los análisis sedimentológicos, se establece el origen progradante de la isla estudiada, presentando una expansión para el periodo 1962–1992 de 13,67 m/año. Sin embargo, actualmente experimenta erosión que puede estar relacionada al ascenso del nivel del mar dentro de la Transgresión del Holoceno.




  • A partir de los análisis geoquímicos y mineralógicos, se determina que el color negro verdoso de las arenas pertenecientes a la isla, no es esencialmente el producto de los minerales opacos de interés económico que contienen (ilmenita, magnetita y cromita), sino principalmente de los minerales oscuros tales como anfíboles, piroxenos, epidotas, biotitas, pumpellitas, y a fragmentos de rocas como cherts, basaltos, pizarras y filitas.




  • Los porcentajes de TiO2 (Ilmenita) y Cr2O3 (Cromita) determinados no superan el 1%, razón por la cual las arenas de ésta isla no se consideran económicamente aprovechables.




  • De acuerdo con la asociación de minerales presente en las arenas, se determina que éstas proceden fundamentalmente de la vertiente occidental de la Cordillera Occidental, siendo la fuente primaria las formaciones cretácicas pertenecientes al Grupo Dagua y al Grupo Diabásico, así como las peridotitas pertenecientes al Complejo Máfico-Ultramáfico Zonado de Bolivar (Barrero-Lozano, 1979).




  • La isla Orpúa es una isla antigua. Esto se fundamenta en que presenta dentro del registro sedimentológico un suelo muy desarrollado, de buen espesor y con un color negro oscuro. Además de ésta evidencia, en campo se observaron árboles grandes y antiguos, drenaje superficial y gran cantidad de crestas de playa.




  • Se recomienda al gobierno nacional y a las instituciones y entidades que tienen interés en el desarrollo de la zona costera del Pacífico, la no-implementación de obras de infraestructura o de programas de asentamientos humanos en las islas estudiadas.



REFERENCIAS CITADAS





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