Stability of tailings ponds in the mining district of Mazarrón (SE Spain): potential risks for the Moreras Rambla

J. A. Acosta; S. Martínez-Martínez; P. Martínez-Pagan; R. Zornoza; D. M. Carmona; Á. Faz

doi:10.21701/bolgeomin.122.2.002

Autores/as

J. A. Acosta Earth Surface Science, Institute for Biodiversity and Ecosystem Dynamics. University of Amsterdam - Grupo de Investigación “Gestión, Aprovechamiento y Recuperación de Suelos y Aguas”. Departamento de Ciencia y Tecnología Agraria. Universidad Politécnica de Cartagena
S. Martínez-Martínez Grupo de Investigación “Gestión, Aprovechamiento y Recuperación de Suelos y Aguas”. Departamento de Ciencia y Tecnología Agraria. Universidad Politécnica de Cartagena
P. Martínez-Pagan Departamento de Ingeniería Minera, Geológica y Cartográfica. Universidad Politécnica de Cartagena
R. Zornoza Grupo de Investigación “Gestión, Aprovechamiento y Recuperación de Suelos y Aguas”. Departamento de Ciencia y Tecnología Agraria. Universidad Politécnica de Cartagena
D. M. Carmona Grupo de Investigación “Gestión, Aprovechamiento y Recuperación de Suelos y Aguas”. Departamento de Ciencia y Tecnología Agraria. Universidad Politécnica de Cartagena
Á. Faz Grupo de Investigación “Gestión, Aprovechamiento y Recuperación de Suelos y Aguas”. Departamento de Ciencia y Tecnología Agraria. Universidad Politécnica de Cartagena

DOI:

https://doi.org/10.21701/bolgeomin.122.2.002

Palabras clave:

estabilidad estructural, geofísica, geoquímica, geotécnica, riesgo ambiental, tomografía eléctrica geotecnica

Resumen

En este estudio se han usado técnicas geoquímicas, geofísicas y geotécnicas para evaluar los riesgos medioambientales existentes en los depósitos de lodos San Cristóbal y Las Moreras, procedentes del abandono de la actividad minera extractiva de tipo Pb-Zn en el ámbito mediterráneo semiárido. Los resultados han mostrado que los lodos que conforman ambos depósitos generan un riesgo potencial sobre los ecosistemas cercanos a ellos, ya que presentan extrema acidez, alta salinidad y elevadas concentraciones de metales, especialmente en Pb y Zn. Si se produjese un colapso de los depósitos o bien la erosión arrastrara lodos a las zonas colindantes, se generaría la contaminación, acidificación, salinización, compactación, disminución de nutrientes, etc. de los suelos, lo que redundaría en una pérdida de la biodiversidad presente en la zona. Los estudios de tomografía eléctrica han revelado el espesor de los materiales que conforman los depósitos, su volumen, así como la geomorfología del zócalo. Los perfiles geoeléctricos (2D) mostraron que en ninguna de las seudosecciones hay regiones con morfología de fractura que puedan comprometer la estabilidad de las estructuras. De hecho, los estudios geotécnicos indican que ambos depósitos son estables a gran escala. Sin embargo, en el depósito San Cristóbal, suponiendo una rotura circular y acción sísmica, se obtienen valores del factor de seguridad críticos, por lo que se aconseja la realización de inspecciones periódicas con el fin de evaluar humedades, surgencias y asentamientos en el dique. Con el objetivo de reducir la erosión superficial de los lodos, es recomendable la aplicación de enmiendas alcalinas y orgánicas que mejoren las características geoquímicas en la capa superficial de los depósitos de modo tal que se creen condiciones que favorezcan el establecimiento de vegetación.

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Citas

ASTM (American Society for Testing of Materials). 1980. Annual Book of ASTM Standars.

Andrades, M. 1996. Prácticas de Edafología y Climatología. Universidad de la Rioja (ed.). Logroño, La Rioja, España, 14-16 p.

Arana, R., Pérez, C. y Ortiz, R. 1993. Explotaciones mineras e impacto ambiental en el sector de Mazarrón (Murcia). Universidad de Murcia, Murcia, 834 pp.

BOE. 2000. Instrucción Técnica Complementaria del capítulo XII del Reglamento General de Normas Básicas de Seguridad Minera "Depósitos de lodos en procesos de tratamiento de industrias extractivas". Boletín Oficial del Estado n° 111, de 9 de mayo de 2000. Enmienda en el Boletín Oficial del Estado n° 156, del 30 de julio de 2000. Ministerio de Industria de España.

BS. 1975. Methods of test for soils for civil engineering purposes, British Standards Institution, London.

Bishop, A.W. 1955. The use of the slip circle in the stability analysis of slopes. Geotechnique, (5) 1, 7-17. https://doi.org/10.1680/geot.1955.5.1.7

BOE. 1990. Real Decreto 1310/1990, de 29 de octubre, por el que se Regula la Utilización de los Lodos de Depuración en el Sector Agrario. BOE n° 262 de 1 de noviembre de 1990, Madrid, 32339-32340.

Bowman, W.S., Faye, G.H., Sutarno, R., McKeague, J.A. and Kodama, H. 1979. Soil Samples SO-1, SO-2, SO-3 and SO-4. Certified Reference Materials. CANMET Report 79-3. CANMET Mining and Mineral Sciences Laboratories, Ottawa, ON. 34 pp. https://doi.org/10.4095/307172

Brallier, S., Harrison, R.B., Henry, C.L. and Dongsen, X. 1996. Liming effects on availability of Cd, Cu, Ni and Zn in soil amended with sewage sludge 16 years previously. Water, Air and Soil Pollution, 86, 195-206. https://doi.org/10.1007/BF00279156

Chaoyang, W., Cheng, W. and Linsheng, Y. 2009. Characterizing spatial distribution and sources of heavy metals in the soils from mining-smelting activities in Shuikoushan, Hunan Province, China. Journal of Environmental Sciences, 21, 1230-1236. https://doi.org/10.1016/S1001-0742(08)62409-2

Conesa, H.M., Robinson, B.H., Schulin, R. and Nowack, B. 2007. Growth of Lygeum spartum in acid mine tailings, response of plants developed from seedlings, rhizomes and at field conditions. Environmental Pollution, 145, 700-707. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2006.06.002

Daniels, J.J. 1988. Locating caves, tunnels and mines. The Leading Edge of Exploration, 32-52. https://doi.org/10.1190/1.1439492

deGroot-Hedlin, C. and Constable, S. 1990. Occam's inversion to generate smooth, two-dimensional models from magnetotelluric data. Geophysics, 55, 1613-1624. https://doi.org/10.1190/1.1442813

Ernstson, K. and Kirsch, R. 2006. Geoelectrical Methods. En, Reinhard Kirsch (ed.), Groundwater Geophysics ), Springer, 85-117.

FAO-ISRIC. 2006. Guidelines for Soil Description. 4th edition (revised). FAO, Roma, 97 pp.

Ferrándiz, C. 2002. Los Almazarrones. Universidad Politécnica de Cartagena. Cartagena, 285 pp.

Gómez-Ortiz, D., Martín-Velázquez, S., Martín-Crespo, T., De Ignacio-San José, C. and Lillo, J. 2010. Application of electrical resistivity tomography to the environmental characterization of abandoned massive sulphide mine ponds (Iberian Pyrite Belt, SW Spain). Near Surface Geophysics, 8, 65-74. https://doi.org/10.3997/1873-0604.2009052

Gómez-Ortiz, D., Martín-Velázquez, S., Martín-Crespo, T., Márquez, A., Lillo, J., López, I., Carreño, F., Martín-González, F., Herrera, R. and De Pablo, M.A. 2007. Joint application of ground penetrating radar and electrical resistivity imaging to investigate volcanic materials and structures in Tenerife (Canary Islands, Spain). Journal of Applied Geophysics, 62, 287-300. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2007.01.002

Hanna, K. and Pfeiffer, J. 2007. Geophysical technologies to image old mine works. Symposium on the Application of Geophysics to Environmental and Engineering Problems , 20 (1), 1527-1537. https://doi.org/10.4133/1.2924661

Hutchinson, J. 2005. Electrical imaging of deep clay-mine voids. Symposium on the Application of Geophysics to Environmental and Engineering Problems, 18(1), 247-279. https://doi.org/10.3997/2214-4609-pdb.183.274-279

IRIS Instruments. 2001. Syscal switch v. 11.4. User's manual, Orleans, France, 66 pp.

Jambu, N. 1954. Application of Composite Slip Surface for Stability Analysis. European Conference on Stability Analysis, Stockholm, Sweden.

Loke, M.H. 2000. Electrical imaging surveys for environmental and engineering studies. A practical guide to 2-D and 3-D surveys, 61 pp.

Loke, M.H. 2004. RES2Dinv software. Geotomo Software Company.

Loke, M.H. and Barker, R.D. 1996. Rapid left-squares inversion of apparent resistivity pseudosection by a quasi-Newton method. Geophysical Prospecting, 44, (1), 131-152. https://doi.org/10.1111/j.1365-2478.1996.tb00142.x

Martínez-Pagán, P., Faz Cano, A., Aracil, E. and Arocena, J.M. 2009. Electrical resistivity imaging revealed the spatial properties of mine tailing ponds in the Sierra Minera of Southeast Spain. Journal of Environmental and Engineering Geophysics, 14(2), 63-76. https://doi.org/10.2113/JEEG14.2.63

Ministry of Housing. 1994. Spatial Planning and the Environment. Intervention and Target Values-Soil Quality Standarts. Report HSE 94.021. The Netherlands.

NAVFAC. 1971. Design Manual DM-7, Soil Mechanics Foundations and Earth Structures. Naval Facilities Engineering Command. Washington D.C.

Navarro, M.C., Pérez-Sirvent, C., Martínez-Sánchez, M.J., Vidal, J., Tovar, P.J. and Bech, J. 2008. Abandoned mine sites as a source of contamination by heavy metals: A case study in a semi-arid zone. Journal of Geochemical Exploration, 96, 183-193. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2007.04.011

Orche, E. 1999. Manual de Evaluación de Yacimientos Minerales. Editorial Entorno Gráfico. 330 pp.

Parkpian, P., Leong, S.T., Laortanakul, P. and Torotoro, J.L. 2002. Influence of salinity and acidity on bioavailability of sludge-borne heavy metals. A case study of Bangkok municipal sludge. Water, Air and Soil Pollution, 139, 43-60. https://doi.org/10.1023/A:1015853021325

Pazdirek, O. and Blaha, V. 1996. Examples of resistivity imaging using ME-100 resistivity field acquisition system. EAGE 58th Conference and Technical Exhibition Extended Abstracts, Amsterdam, Netherlands. https://doi.org/10.3997/2214-4609.201408817

Peech, M. 1965. Hidrogen-ion activity. En: C. A. Black (ed.), Methods or Soil Analisis. American Society of Agronomy. Madison, Wisconsin, USA 2, 914-916. https://doi.org/10.2134/agronmonogr9.2.c9

Razo, I., Carrizales, L., Castro, J., Díaz Barriga, F. and Monroy, M. 2004. Arsenic and heavy metal pollution of soil, water and sediments in a semi-arid climate mining area in Mexico. Water, Air and Soil Pollution, 152, 129-152. https://doi.org/10.1023/B:WATE.0000015350.14520.c1

Risser, J.A. and Baker, D.E. 1990. Testing soils for toxic metals. En: Westerman, R. L. (ed.), Soil Testing and plant analysis. Soil Sci. Soc. Amer. Spec. Publ. 3. 3rd ed., Madison, Wi.p. 275-298. https://doi.org/10.2136/sssabookser3.3ed.c11

Rodriguez, L., Ruiz, E., Alonso-Azcarate, J. and Rincon, J. 2009. Heavy metal distribution and chemical speciation in tailings and soils around a Pb-Zn mine in Spain. Journal of Environmental Management, 90, 1106-1116. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2008.04.007

Ross, S.M. 1994. Retention, transformation and mobility of toxic metals in soils. En: Ross, S.M. (ed.), Toxic Metals in Soil-plant Systems. John Wiley and Sons Ltd, Chichester, UK, 63-152.

Seidel, K. and Lange, G. 2007. Direct current resistivity methods. En: Knödel, K., Lange, G., Voigt, H. (ed.), Environmental Geology, Handbook of Field Methods and Case Studies, , Springer, 205-238. https://doi.org/10.1007/978-3-540-74671-3_8

Simon, M., Ortiz, I., Garcıa, I., Fernandez, E., Fernandez, J., Dorronsoro, C. and Aguilar, J. 1999. Pollution of soils by the toxic spill of a pyrite mine (Aznalcollar, Spain). Science of the Total Environment, 242, 105-115. https://doi.org/10.1016/S0048-9697(99)00378-2

Soil Survey Division Staff. 1993. Soil Survey Manual. USDA Handbook 18, U.S. Government Printing Office, Washington, DC.

Sumanovac, F. and Weisser, M. 2001. Evaluation of resistivity and seismic methods for hydrogeological mapping in karst terrains. Journal of Applied Geophysics, 47, 13-28. https://doi.org/10.1016/S0926-9851(01)00044-1

Szalai, S. and Szarka, L. 2008. On the classification of surface geoelectric arrays. Geophysical Prospecting, 56, 109-175. https://doi.org/10.1111/j.1365-2478.2007.00673.x

Tejero, A., Chávez, R.E., Urbieta, J. and Flores-Márquez, E.L. 2002. Cavity detection in the Southwestern Hilly Portion of Mexico City by resistivity imaging. Journal of Environmental and Engineering Geophysics, 7 (3), 130-139. https://doi.org/10.4133/JEEG7.3.130

Tsuchida, H. 1970. Prediction and Countermeasure Against the Liquefaction in Sand Deposits. Abstract of the Seminar in the Port and Harbor Research Institute, pp. 3.1 -3.3 (in Japanese).

Vick, S.G. 1990. Planning, Design, and Analysis of Tailings Dams. Bitech Publishers, Ltd. Canada. 382 pp.

Wong, M.H. 2003. Ecological restoration of mine degraded soils, with emphasis on metal contaminated soils. Chemosphere, 50, 775-80. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(02)00232-1

Yaalon, D. 1997. Soils in the Mediterranean region: what makes them different? Catena, 28, 157-169. https://doi.org/10.1016/S0341-8162(96)00035-5

Zanuzzi, A., Arocena, J.M., van Mourik, J.M. and Faz, A. 2009. Amendments with organic and industrial wastes stimulate soil formation in mine tailings as revealed by micromorphology. Geoderma, 154, 69-75. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2009.09.014