INTRODUCCIÓN
⌅La espectrometría de rayos gamma como herramienta de prospección geofísica se basa fundamentalmente en detectar las anomalías superficiales inducidas producto de la radiación emitida por los elementos radioactivos. La espectrometría de rayos gamma se ha aplicado ampliamente en apoyo a la cartografía geológica, la prospección de minerales, así como en la solución de otras tareas geológicas, a nivel mundial.
Este método se fundamenta en la variabilidad y características propias de los espectros energéticos de cada elemento, diseñándose equipos y métodos que permiten identificar las energías provenientes de las partículas cargadas y los cuantos gamma (γ) de los elementos.
La espectrometría gamma mide los conteos y las concentraciones de potasio (K), de uranio (U) y de torio (Th) de los primeros 30-40 cm de material intemperado y de los suelos y las rocas que afloran, mediante la detección de la radiación emitida por estos elementos. Como la concentración de estos radioelementos varía entre los diferentes tipos de rocas, su distribución puede ser utilizada para asignar y distinguir las diferentes litologías.
Los datos se adquieren en conteos por segundo (cps), pero son convertidos en concentraciones por procedimientos de calibración, de modo que los resultados se presentan como porcentaje (%) de potasio (K) y ppm de uranio equivalente (eU) y el torio equivalente (eTh). La intensidad gamma total es dada en μR/h (microRoentgen por hora).
La interpretación de los datos de espectrometría de rayos gamma requiere una comprensión de los principios físicos del método, de la exactitud de la adquisición de los datos, de la corrección y los procedimientos de calibración de los mismos.
Dentro de este método el cálculo del índice de favorabilidad de uranio equivalente (eU), torio equivalente (eTh) y potasio (K) posibilita localizar las rocas de las diferentes unidades litológicas que poseen un alto potencial de elementos radioactivos.
Para el análisis de la concentración de estos elementos en la parte central de la Cordillera de Guaniguanico se tienen como objetivos:
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Obtener los mapas resultantes del procesamiento de los datos aerogamma-espectrométricos de la región de estudio a partir de técnicas analíticas.
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Determinar los índices de favorabilidad de cada elemento para identificar zonas favorables para la concentración de elementos radioactivos.
Caracterización geográfica y geológica del área de estudio
⌅El área de estudio se ubica en la parte central de la cordillera de Guaniguanico, en la provincia de Pinar del Río, por lo que comprende las sucesiones geológicas del terreno Guaniguanico (Figura 1). La tabla 1 muestra las coordenadas del área.
| Vértices | X | Y |
|---|---|---|
| 1 | 190243.094 | 244627.336 |
| 2 | 191712.734 | 318428.072 |
| 3 | 243088.760 | 317490.267 |
| 4 | 241864.036 | 243685.060 |
El área se caracteriza por una estructura geológica compleja (Figura 2), constituida por sucesiones con una estratigrafía particular que la caracterizan: Los Órganos, Rosario Sur, Rosario Norte y el terreno metamórfico Arroyo Cangre (representado por metamorfitas de alta presión), situado al sur del terreno Guaniguanico. Esas sucesiones estratigráficas están constituidas por formaciones con litologías diferentes, entre las cuales se encuentran San Cayetano, Jagua, Guasasa, Ancón, Manacas, Santa Teresa. Además, se encuentran las formaciones Camacho, Cocodrilo, Esperanza, Guane, Guevara, Güines, Jaimanitas, Mariel, Moreno, Paso Real, Sigüanea, Universidad y Vía Blanca. Existe presencia de basaltos, depósitos no consolidados, metagabros y la asociación gabro-plagiogranítica. El rasgo tectónico importante que caracteriza esta zona es la falla Pinar que separa dos zonas estructurales.
En el área de estudio se encuentran recursos minerales metálicos, fundamentalmente en las unidades de las sucesiones de Rosario Norte constituidos por metales como cobre, plata y oro. También existe presencia de bauxita, fosforita y manifestaciones de asfaltita. Existen recursos de agua minero-medicinales bien reconocidos en San Vicente.
MATERIALES Y MÉTODOS
⌅Para el análisis de la concentración de los elementos fue utilizado el método de la espectrometría de rayos gamma utilizando los datos de los canales de IGT, eU, eTh y K.
Para el análisis de los datos espectrométricos fue utilizado el sistema de procesamiento e interpretación de datos geofísico-geológicos (Oasis Montaj), y los sistemas de información geográfica ArcGis y QGis. También se realizó la estadística descriptiva y la confección de histogramas empleando los programas Microsoft Excel.
Los materiales empleados en esta investigación fueron:
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Información geológica disponible sobre el área de estudio.
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Mapas regionales de espectrometría aerogamma de la República de Cuba
En el procesamiento de la información se seleccionaron los datos de IGT, eU, eTh y K de cada una de las unidades geológicas, a los cuales se les realizó un tratamiento estadístico determinando la media, desviación estándar, así como los valores máximos y mínimos. A partir de ese análisis se determinaron los valores anómalos de cada elemento en cada formación para posteriormente calcular los índices de favorabilidad.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
⌅En los mapas de IGT, concentración de eU y eTh, y contenido de K (Figura 3 y 4) se muestran con claridad los límites de las sucesiones estratigráficas del terreno Guaniguanico; hacia el sureste con tonos claros, las rocas de la formación Guevara y los depósitos palustres con valores bajos. Los altos valores se observan en forma de franja larga y ancha en dos zonas del mapa: la zona central y la noroeste; en la central corresponden a las aleurolitas y argilitas de la formación San Cayetano, mientras que hacia el noroeste se deben a las rocas de la formación Castellanos.
Se confeccionó el mapa ternario del tipo RGB (Figura 5) que combina los datos de K (en rojo), eTh (en verde) y eU (en azul), el cual muestra la variación de las concentraciones de los elementos radioactivos, reflejando la variedad litológica del área.
En el mapa ternario se muestra que hacia el sureste existe mayor concentración de torio en el área abarcada por la cobertura sedimentaria, el mayor contenido de potasio corresponde a la formación Arroyo Cangre, y los altos valores de uranio se distribuyen hacia el noroeste fundamentalmente en el miembro Castellanos de la formación San Cayetano. La presencia de los tres radioelementos se indica en color blanco en el área que abarca la formación Arroyo Cangre.
Se realizó un análisis estadístico a los datos aerogamma-espectrométricos donde se determinaron los principales estadígrafos como se muestra en la tabla 2. A partir de este análisis los datos del canal de torio (eTh) presentan la mayor dispersión.
| Radioelementos | Valor mínimo | Valor máximo | Media (X) | Desviación estándar (σ) | Coeficiente de variabilidad (CV en %) |
|---|---|---|---|---|---|
| eU | 0.871 | 8.435 | 1.945 | 0.644 | 33.13 |
| eTh | 0.889 | 15.24 | 6.852 | 3.275 | 47.80 |
| K | 0.280 | 2.205 | 0.846 | 0.402 | 47.52 |
Fueron identificadas las anomalías radioactivas de cada radioelemento utilizando el criterio de que los valores anómalos son considerados aquellos iguales o que sobrepasan al menos una, dos y tres desviación estándar (σ) de los valores de la media calculada (X) como se observa en la tabla 3. Fue seleccionado el segundo nivel anómalo (con un 94.7% de datos confiables) para el análisis de las anomalías lo que fue representado en la Figura 6.
| Radioelementos | X+σ | X+2σ | X+3σ |
|---|---|---|---|
| eU | 2.59 | 3.23 | 3.88 |
| eTh | 10.13 | 13.40 | 16.68 |
| K | 1.25 | 1.65 | 2.05 |
En el mapa anterior se muestra que las anomalías de potasio se encuentran, en su mayoría, al norte de la Falla Pinar, fundamentalmente en la zona que ocupa la sucesión estratigráfica de Rosario Sur. Las anomalías de torio resultan ser más escasas y se ubican principalmente en la formación Manacas constituida por areniscas polimícticas, limolitas, argilitas y depósitos caóticos policomponentes de matriz terrígena. Las anomalías de uranio se encuentran fundamentalmente en pequeñas zonas de las formaciones Paso Real y Manacas.
Para identificar las posibles zonas favorables de concentración de radioelementos se calcularon los índices de favorabilidad de cada canal (eTh 2 , K 2 , eU 2) como se observa en la tabla 3, cuyos resultados fueron representados en histogramas. El cálculo de este índice se realizó para localizar las unidades que tienen las más altas potencialidades de radioelementos.
| Unidades geológicas | K2 | eTh2 | eU2 |
|---|---|---|---|
| Depósitos no consolidados | 14,17 | 0,19 | 2,17 |
| Camacho | 18,34 | 0,20 | 2,70 |
| Guevara | 13,20 | 0,15 | 1,62 |
| Guane | 19,23 | 0,13 | 2,14 |
| Güines | 17,49 | 0,13 | 2,33 |
| Paso Real | 27,29 | 0,19 | 3,28 |
| Manacas | 19,58 | 0,27 | 2,39 |
| Vía Blanca | 7,85 | 0,34 | 2,11 |
| Pinalilla | 31,25 | 0,20 | 2,18 |
| Mariel | 7,68 | 0,31 | 2,20 |
| Guasasa | 8,70 | 0,36 | 1,09 |
| Esperanza | 43,17 | 0,20 | 2,41 |
| Jagua | 21,10 | 0,34 | 3,40 |
| Mbro. Castellanos | 23,45 | 0,30 | 4,35 |
| Arroyo Cangre | 16,38 | 0,36 | 4,87 |
| San Cayetano | 15,92 | 0,33 | 4,59 |
Este análisis mostró que el mayor índice de favorabilidad en el caso del potasio (K) le corresponde a la formación Esperanza (Figura 7) hacia el noroeste del área constituida por dos secuencias: una carbonatada-terrígena con calizas arenosas y otra terrígena-carbonatada con areniscas y limolitas cuarcíferas. Las formaciones Arroyo Cangre (metareniscas cuarcíferas y filita) y Guasasa (calizas micríticas masivas) poseen el mayor índice de favorabilidad en el caso del torio (Figura 8). El alto índice de favorabilidad del uranio corresponde a la formación Arroyo Cangre y San Cayetano, esta última constituida por limolitas y argilitas intercaladas con areniscas cuarzosas y cuarzo-micáceas (Figura 9).
CONCLUSIONES
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A partir de los datos aerogamma-espectrométricos se confeccionaron los mapas de los elementos radioactivos y el ternario para la interpretación espectrométrica de las diferentes unidades de rocas. El análisis de las anomalías se realizó a partir del cálculo de los tres niveles anómalos para cada elemento radioactivo seleccionándose el segundo nivel para la interpretación.
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Los índices de favorabilidad de los radioelementos calculados para las diferentes unidades indican que la formación San Cayetano y Arroyo Cangre refleja probabilidad alta de la potencialidad del uranio, mientras que la unidad litológica con mayor índice de favorabilidad de torio es Arroyo Cangre. Por otro lado, la formación Esperanza posee las principales unidades de roca con alto índice potencial de potasio.