sedimentos de la plataforma continental peruana

Bol. Soc. geol. Per 103: 265-269 (2009) Sociedad Geolgica del Per SGP

255 ISSN 0079-1091

DISTRIBUCIN GRANULOMTRICA Y CARACTERIZACIN MINERALGICA DE LOS SEDIMENTOS SUPERFICIALES DE LA PLATAFORMA CONTINENTAL DEL PER SEPTENTRIONAL ENTRE LOS PARALELOS 730 Y 1130GRANULOMETRIC DISTRIBUTION AND MINERALOGICAL CHARACTERIZATION OF THE SUPERFICIAL SEDIMENTS IN THE CONTINENTAL SHELF IN SEPTENTRIONAL PERU, BETWEEN PARALLELS 730 AND 1130Teresa Cornejo, Mara Morales y Csar Chacaltana

RESUMEN En el presente trabajo se muestran los resultados del estudio de los sedimentos superciales de la plataforma continental peruana, desde el punto de vista granulomtrico y mineralgico. Se estudiaron 66 muestras en el sector ubicado frente a las localidades de Chancay y Pacasmayo, en los Departamentos de Lima, Ancash y La Libertad, aplicndose anlisis granulomtrico y difraccin de Rayos X. Los resultados obtenidos indican una mayor distribucin espacial de arenas de grano medio a no en toda la extensin de la plataforma, mientras sedimentos de arcilla y limo estn presentes en zonas mas restringidas. Los anlisis mineralgicos muestran tambin una amplia distribucin de minerales silicatados, tanto en la plataforma interna como externa, seguido por minerales carbonatados ubicados entre el cambio de la plataforma externa a talud. Otros grupos minerales identicados fueron: hidrxidos, sulfuros, xidos, fosfatos, sulfatos, y haluros. Los sedimentos caracterizados son mayormente productos del proceso de transporte uvial de los principales ros tributarios al Ocano Pacico y de la erosin marina de las formaciones costeras. Los grupos minerales encontrados parecen proceder de rocas gneas y sedimentarias. Los minerales carbonatados guardan relacin con la abundancia de restos orgnicos calcreos.Palabras claves: Granulometra, mineraloga, sedimentos superciales, plataforma continental, Per septentrional

ABSTRACT The present work shows the results of the supercial sediment studies of the continental Peruvian shelf, from the granulometric and mineralogical point of view. 66 samples, in the area located in front of Chancay and Pacasmayo localities, department of LIma, Ancash and La Libertad, were studied applying applying granulometric analysis and X-Ray diffraction. The obtained results indicate a major spatial distribution of ne to medium sand grain in the entire extension of the shelf, while clay and silt sediments are present in more restricted zones. The mineralogical analysis also show a wide distribution of silicate minerals in the internal shelf as well as in the external shelf, followed by carbonate minerals located in the change of the external shelf to continental slope. Other indentied mineral groups were recognized: hydroxides, sulphurs, oxides, phosphates, sulfates and halides. The characterized sediments are mostly products of uvial transport process of the main tributary rivers to the Pacic Ocean, and of the marine erosion of the coastal formations. The groups of minerals found seem to come from igneous and sedimentary rocks. The carbonate minerals are connected to the abundant organic calcareous remains.Keywords: Granulometry, mineralogy, surface sediments, continental shelf, northern Peru

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INGEMMET Instituto Geolgico Minero y Metalrgico, Av. Canad N 1470, San Borja Lima - Per [email protected], [email protected], [email protected]

256 Teresa Cornejo, Mara Morales y Csar Chacaltana

INTRODUCCIN El estudio de caracterizacin mineralgica de sedimentos superficiales y su distribucin en la plataforma continental peruana es importante ya que proporciona informacin para la comprensin de los diferentes procesos geodinmicos, ocurridos en la plataforma a travs de los aos hasta su conguracin actual. El conocimiento de la composicin mineralgica de la plataforma continental servir como una gua para la planicacin de programas que tengan como objetivo la exploracin de recursos potencialmente valiosos. El ao 2005, INGEMMET inicio el estudio de la plataforma continental mediante el proyecto de investigacin GR-8: Estructura y Evolucin de la Margen Continental en el Per en cooperacin con el Instituto del Mar del Per (IMARPE). El presente trabajo tiene como objetivo principal estudiar las muestras de sedimentos superficiales ubicadas entre las latitudes 730 y 11 30, obtenidas de las campaas oceanogrcas realizadas por el IMARPE durante los aos 1977-1980, a n de conocer su distribucin granulomtrica (arenas, limos y arcillas) y analizar su contenido mineral. Se clasicaron 66 muestras de sedimentos superciales, las mismas que fueron estudiadas por anlisis granulomtrico para determinar el tipo de sedimento, y el anlisis por difraccin de Rayos X para conocer su contenido mineral. El anlisis granulomtrico se realiz en el laboratorio de Geologa Marina del IMARPE y el anlisis mineralgico en el Laboratorio de Difraccin de Rayos X del INGEMMET. ANTECEDENTES Como antecedente podemos mencionar que el IMARPE (1987) realiz un mapa textural con los resultados del estudio de sedimentos superciales de la margen continental peruana, donde hace notar que los sedimentos arenosos predominan en el sector mas amplio de la plataforma, ubicado entre los 7 y 1030 (Delgado et al 1995). Posteriormente, IMARPE (1988) distingue en la margen continental dos provincias sedimentarias: la provincia meridional, caracterizada por sedimentos nos (arcillas), con alto contenido de materia orgnica y bajo contenido calcreo; y la provincia septentrional caracterizada por sedimentos arenosos con bajo contenido orgnico en la plataforma y sedimentos nos en el talud superior. Clayton y Kemp (1990), a travs del Programa de Investigacin del Fondo Ocenico (ODP), realizaron estudios mineralgicos de arcillas. Con toda esta informacin, IMARPE (1995) publica el Atlas sedimentolgico de la plataforma continental peruana, mostrando cartas de distribucin de los principales parmetros granulomtricos y texturales, as como el carbono orgnico y carbonatos de los sedimentos superciales. Velasco y Ortlieb (2003) presentaron un estudio de prospeccin de sedimentos laminados en zonas de mnimo oxigeno del Per central. Girn (2005) realiz una tesis sobre el estudio de caracterizacin mineralgica de sedimentos superciales de la plataforma entre Ancn y Pisco, en el marco del proyecto GR-8 del INGEMMET, trabajando con muestras e informacin de campaas oceanogrcas realizadas por IMARPE, entre los 1130 y 1400 latitud sur, durante los aos 19771980. El rea de estudio se ubica en la plataforma continental, en el sector comprendido entre los paralelos (11 30 y 7 30 de latitud sur), frente a las provincias de Chiclayo (Lambayeque), Trujillo (La Libertad), Santa (Ancash), Chancay (Lima). Esta rea tiene una extensin de 720,106.441 hectreas aproximadamente. (Fig.1). CARACTERSTICAS DE LA ZONA DE ESTUDIO La plataforma continental es una unidad morfolgica que est representada por el continente bajo el nivel del mar, se extiende desde la lnea de costa hasta una profundidad de 200 m, donde ocurre un cambio brusco de pendiente. (Shepart, 1967; Murria, 1944; Marrero et al., 1968). En el Per, el ancho de la plataforma continental es variable a lo largo de la margen continental peruana, encontrndose bien desarrollada en el norte entre los 5 y 7 y en el centro entre los 7 y 14 latitud sur, mientras que hacia el sur es mas angosta encontrndose parcialmente emergida entre los 14 y 16 de latitud sur (Sebrier et. al, 1979). Sin embargo, hacia el norte encontramos, entre Tumbes y Bayovar, una plataforma angosta que presenta el borde exterior paralelo a la lnea de costa, a una distancia de 5 a 10 km aproximadamente. Entre Pimentel y Chimbote la plataforma tiene un ancho que vara entre los 88 y 110 km, disminuyendo simultneamente hacia el sur (sur de Huarmey) donde el ancho alcanza los 48 km. En la zona centro, que comprende Lima y Callao, la plataforma tiene un ancho de ~40 km. Hacia el sur

Distribucin Granulomtrica y Caracterizacin Mineralgica de los sedimentos superciales de la Plataforma Continental

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Figura. 1. Mapa de ubicacin del rea de estudio mostrando la distribucin de las muestras de sedimentos superciales en la plataforma continental interna y externa.


del Per, la plataforma es ms angosta hasta casi desaparecer, as entre Cabo Blanco y Punta Parias, frente a la Pennsula de Paracas, tiene un ancho de 19 km, entre Nazca y Tacna de 5 a 28 km. (Teves y Evangelista, 1976). Segn Schweigger (1986) la plataforma continental peruana se divide en tres zonas. La zona norte que va de Tumbes hasta Punta Aguja, la zona centro entre Punta Aguja e Isla Galln y la zona sur entre Pisco hasta Morro Sama. Los rasgos geomorfolgicos de la plataforma continental y la costa peruana se formaron durante el Plioceno-Pleistoceno (5.3 Ma). La estratigrafa de la plataforma continental indica que esta sobreyace a un basamento precmbrico-paleozoico, cubierto por rocas volcano sedimentarias del Cretcico inferior del Grupo Casma (Myers, 1980). A estas sobreyacen rocas sedimentarias de edad palegeno-negeno y nalmente una cobertura sedimentarias de edad holocena, constituida por sedimentos detrticos y biognicos METODOLOGA Muestreo de sedimentos Las muestras fueron colectadas durante los cruceros BIC Tareq II (1976-1979) y Humboldt (1980-1985) utilizando la tcnica del dragado. Esta tcnica consiste en sumergir una herramienta con un par de mandbulas metlicas, articuladas en un punto a manera de tijeras; las cuales descienden abiertas activndose su cierre automtico, al momento de tocar el fondo marino, acto que se traduce en la captura de una porcin de sedimentos. Para el dragado se utiliz una draga tipo Van Veen con 0.05 m2 de rea de cobertura. Los sedimentos fueron colectados a profundidades entre 10 y 200 mbnm. Mtodo Analtico Se tom un aproximado de 200 g de sedimento de cada punto de muestreo, los que fueron colocados en bolsa de polietileno, sellada con prensa de calor y almacenada a una temperatura de 4 C. Se trabajaron 66 muestras para el anlisis granulomtrico y anlisis por difraccin de Rayos X, siguiendo la tcnica Standard (Folk, 1968; Inoram, 1971; Galehouse, 1971). El anlisis granulomtrico se bas en el mtodo propuesto por Folk (1968), que consisti en describir las caractersticas macromorfolgicas de las muestras, representadas por el color, textura, estructura, contenidos de fragmentos de rocas y

minerales, entre otros. El anlisis granulomtrico se desarroll en cuatro etapas: la disgregacin mecnica (separacin de elementos), disgregacin qumica (eliminacin de materia orgnica), ltrado secado y el anlisis por tamiz. Para la disgregacin qumica, se utiliz perxido de hidrgeno en una concentracin de 30 %, con el n de eliminar la materia orgnica presente, y adems el hexametafosfato de sodio, para la separacin de partculas. En el tamizado del sedimento se utiliz una batera de tamices y un agitador mecnico. Cada fraccin obtenida en cada malla, fue pesada para obtener el porcentaje retenido y acumulado de cada muestra, para as tener conocimiento de la distribucin de sedimentos en la plataforma. Para el anlisis por difraccin de Rayos X se emple el difractmetro SHIMADZU modelo XRD-6000, con radiacin Cuk y monocromador de grato, siendo las condiciones de excitacin de 40 Kv, 30 mA. Con este estudio se caracterizaron las propiedades qumicas y fsicas de los minerales con estructura cristalina, detectndose la presencia de 47 minerales. Con los resultados porcentuales de minerales encontrados por difraccin se elaboraron mapas de los grupos minerales. RESULTADOS Distribucin sedimentolgica Segn la clasicacin de Wentworht (1922), se identicaron tres tipos de sedimentos: arenas, limos y arcillas, Las variaciones de la distribucin de estos sedimentos en la plataforma continental estn dadas por el incremento de tamao de las fracciones, desde la lnea de costa hacia la plataforma externa. En el rea de estudio se ha denido cuatro sectores. El Sector I correspondiente a la zona central, el cual presenta una buena distribucin de arena (Fig. 2 y 3), los sectores II, III y IV, ubicados hacia los extremos norte centro y sur, muestran una mejor distribucin de sedimentos de limos y arcillas (Figs. 4 y 5) (Cornejo, en preparacin). La presencia de la fraccin arena que ocupa gran parte del rea de estudio, se debe posiblemente a que las corrientes marinas paralelas a la costa, en direccin sur, llevan en suspensin los sedimentos limo-arcillosos, dejando al descubierto la arena y redistribuyendo los sedimentos limo-arcillosos de este a oeste del rea. En el sector I la fraccin arena se encuentra a


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Figura. 2. Muestra la distribucin de arena en la zona de estudio comprendida entre los paralelos 7 30 y 11 30 latitud sur.


Figura. 3. Distribucin latitudinal de arena de N a S

profundidades medias no menores de 60 m, esto debido a la accin del oleaje que empieza a actuar a profundidades menores a 60 m y no permite la depositacin de sedimentos arcillosos (Cornejo, en preparacin). En el sector IV frente a Huarmey, el dimetro de las fracciones disminuye en tamao, encontrndose en esta zona, sedimentos limoarcillosos (menor al 10% de arena). Los sedimentos limosos estn ubicados frente a Huaral y Chancay (sur de la zona de estudio), de forma subparalela a la lnea de costa. Estos sedimentos vuelven aparecer ms al norte (Fig. 4). Distribucin Mineralgica El anlisis por difraccin de Rayos X revel la presencia de 47 minerales (Tabla 1), siendo los principales constituyentes de las fracciones arenosas, el cuarzo, la albita, el grupo de las micas, caolinita, montmorillonita, beidellita y anfboles, entre otros. Asociados a estos minerales se tienen restos bioclsticos como las testas de foraminferos y fragmentos de conchas de moluscos. El 65 % de las muestras estudiadas revelan la presencia de cuarzo (Fig. 6), albita (Fig. 7), muscovita, augita y clorita como minerales principales. El 20% de las muestras contienen 23 minerales, constituyendo el segundo grupo en importancia, siendo estos, en orden de importancia, la riebeckita, andalusita, calcita,

microclina, anortoclasa, cordierita, fluorapatita, hidroxilapatita (Fig. 8), actinolita, rodonita, fayalita, ortoclasa, anortita, cloromagnesita, molibdenita, indialita, caolinita, rodocrosita, marialita, halita, beidelita y clorapatita. El 15% de las muestras, que es el tercer grupo, contienen 19 minerales resaltando la nyereita, uvarovita, pirolita, pirofanita, caldereita, ankerita, almandino, clinoenstatita, tridimita, dolomita, langita, dreyerita, magnesiohorblenda, ogopita, anhidrita, todorokita, annabergita, sursassita y ramsdellita. De los minerales determinados, el 88% corresponden a minerales transportados de las zonas de aporte hacia la plataforma, por medio de ros transversales a la lnea de costa. El porcentaje restante corresponde a minerales autgenos en ambientes submarinos. En este estudio se realiz la clasicacin por grupos minerales de acuerdo a Danna (1997). As se tiene la concentracin de minerales sulfurosos: annabergita y molibdenita (Fig. 9), la concentracin de los xidos: pirofnita y ramsdellita (Fig. 9), la concentracin de los minerales hidrxidos: todorokita (Fig. 10), la concentracin de los minerales haluros: halita y cloromagnesita (Fig. 10), la concentracin de los minerales carbonatos: calcita, rodocrosita, dolomita, ankerita, nyerereita (Fig. 11),


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Figura. 4. Muestra la distribucin de arcillas, la cual se dividi en tres sectores por la mayor concentracin de la misma.


Tabla 1. Relacin de los 47 minerales reportados en el rea de estudio, mostrando su porcentaje absoluto y porcentaje relativo

la concentracin de los minerales sulfatos: anhidrita (Fig. 11), la concentracin de los minerales fosfatos y vanadatos: hidroxiapatita, clorapatita, uorapatita y dreyerita (Fig. 12), y la concentracin de los minerales silicatados (Fig. 12). Entre los minerales silicatados se tiene la siguiente distribucin: - Grupo del olivino: fallalita. - Grupo de los granates: almandino, uvarovita. - Grupo de los aluminosilicatos: andalucita, surssasita, cordierita indianita. - Grupo de los piroxnos: clinoesnstatita, augita, rodonita. - Grupo de los anfboles Ca y Na: actinolita, magnesiohorblenda y riebeckita. - Grupo de las arcillas: caolinita, beidellita, pirolita. - Grupo de las micas: muscovita, ogopita. - Grupo de las cloritas: clorita. - Grupo de los feldespatos: microclina, ortoclasa, anortoclasa (feldespatos potsicos), albita, anortita, marielita (Plagioclasas sdicas) y calderieta. INTERPRETACIONES Y CONCLUSIONES La arena na es la fraccin de mayor distribucin en la plataforma. Cubre gran parte de la zona de estudio con respecto a los sedimentos de arcilla y limo que estn presentes en zonas mas restringidas. Frente a Chicama y Pimentel, junto al borde litoral, predominan arcillas en un porcentaje mayor al 30%. Esta distribucin fina, est relacionada a la desembocadura de los ros Chicama y Moche, mostrndose un aumento en la granulometra hacia la plataforma externa. Frente a la baha de Salaverry, los ros Vir, Chao y Santa, aportan materiales arenosos en mayor cantidad, los cuales estn distribuidos desde la plataforma interna hacia la plataforma externa. Entre Chimbote y Culebras, los ros Samanco, Sechin y Culebras, transportan material mas no, depositndose en esta zona de la plataforma y cercanos a la lnea litoral, arcillas, aumentando su granulometra mar adentro progresivamente, sedimentando arcillas arenosas y arenas en la parte externa de la plataforma. Entre Huarmey y Pativilca,


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Figura. 5. Distribucin latitudinal de arcilla de N a S

Figura. 6. Histograma del cuarzo, representada grcamente por la campana de Gauss, que indica buena distribucin del mineral.


Fig. 7. Histograma de albita mostrando la buena distribucin del mineral.

Figura.8. Histograma de hidroxilapatita, representada grcamente por una curva anormal, que indica mala distribucin del mineral.


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Figura. 9. Mapas de distribucin del grupo de los sulfuros y xidos en la plataforma continental del Per.

Figura. 10. Mapas de distribucin del grupo de los hidrxidos y haluros en la plataforma continental del Per.


los ros Huarmey y Pativilca aportan a la plataforma una considerable cantidad de sedimentos arenosos, extendindose hasta la plataforma externa. Hacia el Sur, los ros Supe y Huaura aportan principalmente material limoso. Del estudio mineralgico se observan dos reas claramente denidas, un rea de dominio de sedimentacin de minerales carbonatados ubicados hacia el lmite de la plataforma continental externa con el talud (Fig. 13) y la segunda con sedimentacin de silicatos en la plataforma interna y externa. En la primera, los minerales carbonatados presentan la serie isomorfa completa, desde la calcita hasta la rodocrosita. La abundancia moderada de calcita guarda relacin con la abundancia de restos orgnicos calcreos. La dolomita es el mineral intermedio de esta serie, la misma que est asociada a la uorita y tambin a la molibdenita. El rea de sedimentacin de silicatos est representada por el cuarzo con una abundancia relativa mayor al 50%. Los minerales secundarios contienen fsforo y manganeso, elementos principales de los fondos marinos. Estos minerales, se encuentran asociados a las micas, arcillas, ortoclasa, microclina REFERENCIASClayton T. & Kemp. A. (1990). Clay Mineralogy of Cenozoic sediments from the Peruvian Continental margin, Leg 112. Ocean Drilling Program, 59-86 Cornejo, T. (En preparacin). Caracterizacin mineralgica de los sedimentos superficiales de la plataforma continental del Per, entre los paralelos 7 30 y 11 30. Delgado, C. & Gomero R. (1987).Textura, carbono orgnico y carbonatos de los sedimentos del margen continental peruano. Bol. Inst. Mar Per, 10. Delgado, C. & Gomero, R. (1995). Atlas sedimentolgico de la plataforma continental peruana. Bol. Inst. Mar Per, 110, 5-31. Delgado, C., Gomero, R., Salzwedel, H., Flores, L. & Carvajal, G. (1987). Sedimentos superficiales del margen continental peruano. Bol. Inst. Mar Per 11: 182-190. Girn I., Chacaltana C., Velazco F. & Sols J. (2006). Principales minerales en sedimentos superficiales de la plataforma continental entre Ancn y Pisco (11 30S 14 00S): distribucin y relacin con las reas de aporte. XIII Congreso Peruano de Geologa, Resmenes 277-280. Edit. Soc. Geol. Per

y anortoclasa, cuyo origen puede ser el Batolito de la Costa, que por erosin uvial han sido transportados del continente hacia el ocano. La presencia de otros minerales tales como la ogopita, uorita, pirolita, etc., indican que estos se formaron por procesos de halmirlisis y otros cambios qumicos. La clorita aparece asociada al grupo de las micas y las arcillas, y su distribucin cerca a la costa indicara una procedencia de las rocas volcano sedimentarias del Grupo Casma. Los haluros tales como la clorapatita y cloromagnesita ocurren en bajos porcentajes. La cloromagnesita se encuentra solo en un 0.005%, y posiblemente es un mineral producto de la alteracin de los minerales arcillosos mencionados, formndose por el reemplazamiento de la apatita por la magnesita y viceversa. AGRADECIMIENTOS Por la presente se agradece a todas las personas que contribuyeron para la realizacin del presente trabajo as como para su publicacin. En primer trmino al INGEMMET por todo el apoyo, as como al IMARPE como contraparte del Proyecto GR-8 del INGEMMET.

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Figura. 11. Mapas de distribucin del grupo de los carbonatos y sulfatos en la plataforma continental del Per.

Figura. 12. Mapas de distribucin del grupo de los fosfatos y silicatos en la plataforma continental del Per.


Figura. 13.- Zona de minerales carbonatados


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