PROCEDIMIENTO PARA PARA EL MUESTREO DE SEDIMENTOS INTRODUCCIÓN Los se Los sedi dimen mento toss fuvi fuvial ales es son son prod produc ucto toss co comp mpue uest stos os de la eros erosió ión n y el desgaste que representa la zona de captación de una red de drenaje de corrientes, incluyendo la geología del lecho de roca, cubierta de escombros y cualquier mineralización contenida. Sus composiciones también se ven infu infuen enci ciad ada a por por act actor ores es tale taless co como mo las las co cond ndic icio ione ness clim clim!t !tic icas as,, la recolección de muestras y métodos de preparación. La e"ploración mineral usan usando do la co conc ncent entrac ración ión de minera minerale less pesa pesado doss desd desde e los los se sedi dimen mento toss fuviales es uno de los m!s antiguos métodos de prospección de minerales #$ritish %eological Survey&. Se pueden dividir en sedimentos de ondo y sedimentos de orilla' los primeros son aquellos que permanecen siempre cubiertos por las aguas, mientras que los de orilla son los que han estado o pueden haber estado parte del tiempo sin cubrir por ésta. (n ambos casos, pero sobre todo en el primero, se trata de muestras no estacionarias e inestables #)onsejo de Seguridad *uclear&. (l propósito propósito de este documento documento es proporcion proporcionar ar asesoramiento asesoramiento sobre sobre los procedimientos recomendados para la recogida de muestras de sedimentos fuviales en (cuador. (cuador. )on este documento documento se quiere ayudar a contestar las preguntas de+
-ónde, qué y cuanta muestra hay que tomar )u!l es la racción de muestra que se necesita para analizar )u!les son los métodos analíticos que se usan para analizar a las muestras
(s impo import rtan ante te co cono noccer que que los los sedim edimen ento toss fuvia uviale less co comp mprrende enden n componentes cl!sticos e hidromór/cos incluyendo granos detríticos, arcillas, coloides, materia org!nica y 0e 1 2n recubriendo clastos. (n vista de esta diversidad, es importante recoger la racción de tama3o m!s apropiado que sea compatible con los objetivos de la e"ploración. (n la e"ploración de minerales el objetivo es mejorar el contraste de anomalía #pico 4 radio de ondo& con el /n de aumentar aumentar las posibilidad posibilidades es de identi/car identi/car una uente de lecho de roca mineralizada #$ritish %eological Survey&. (n el (cuador se han realizado varios proyectos de e"ploración minera y de cartograía geoquímica, uno de los proyectos de relevancia es el 56789():8 56789():8 -( ;S???@, la metodología para el muestreo de sedimentos ue desarrollada e impa impart rtida ida por por part parte e de técn técnic icos os de la $rit $ritis ish h %eolo %eologi gica call Surv Survey ey.. (ste (ste proyecto llevo a cabo una campa3a sistem!tica de cartograía geoquímica A
multielemental de BC elementos donde se recolectaron apro"imadamente AD??? muestras de sedimentos en la red de drenaje. )omo caso particular tenemos al elemento oro, por lo que se tiene un apartado para el muestreo de oro en aluvial, se utiliza el mismo equipamiento la Enica dierencia son los puntos de muestreo. 6odemos resumir entonces que este documento tendr! B procedimientos, el de muestreo para sedimentos fuviales, muestreo de minerales pesados y muestreo de oro aluvial.
ALCANCE (stos procedimientos son aplicables para la toma de muestra de sedimentos fuviales, sedimentos de minerales pesados y para oro aluvial.
OBJETIVO 6roporcionar una metodología de muestreo bien estructurada que permita tomar muestras representativas de sedimentos fuviales, sedimentos de minerales pesados y para oro aluvial..
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
(stablecer la densidad de muestreo Seleccionar el sitio de muestreo 7ecolectar la muestra
GENERALIDADES -e acuerdo al transporte, los sedimentos pueden ser de material disuelto, suspendido y depositado, lo cual depender! del tama3o de la partícula y de la turbulencia de la corriente. Las partículas en suspensión son importantes en el sedimento, puesto que est!n constituidas por partículas /nas mantenidas por la hidrodin!mica del sistema las que se pueden asentar al disminuir la velocidad de la corriente o por presencia de partículas de mayor tama3o que se re depositan por gravedad. (stas partículas pueden contener elementos tó"icos como metales pesados, o servir como nutrientes o ser de naturaleza org!nica. Los metales pesados en los sedimentos est!n asociados a las 5arcillas@ partículas de tama3o entre > 1 ?,FD Gm, con carga negativa que intercambian cationes y dada su gran !rea super/cie4volumen, son altamente reactivas. La racción arcilla generalmente contiene cuarzo, eldespatos, ó"idos de hierro y carbonatos, adem!s de los minerales arcillosos #)entro *acional de 2edio ;mbiente 1 )hile&. La línea base natural de un sedimento, representado por el material litogénico, varía geogr!/camente y temporalmente de acuerdo a las características geológicas, clim!ticas y biológicas1vegetación #;yers& #%onz!lez&.
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METODOLOGIA DENSIDAD DE MUESTREO La densidad de muestreo y la ubicación apro"imada de sitios a muestrear se determinan mejor antes del comienzo de las operaciones de campo. Los actores importantes para considerar son el tama3o de la zona a muestrear, los patrones de elemento de dispersión que se esperarían y el clima de la zona. ;dem!s se debe considerar la disponibilidad de recursos #mano de obra y las /nanzas&, acceso de alojamiento, logística, etc. (l permiso para muestrear se debe obtener antes de la salida de campo. (n el programa de geología regional la base de reconocimiento de la $ritish %eological Survey emplea una densidad de apro"imadamente A muestra por cada A,D Hm>. Los sitios son seleccionados para tomar muestras es en el caudal m!s bajo #es decir en las corrientes m!s peque3as& y aguas arriba de la confuencia de una corriente de orden superior #m!s grande& para evitar los sedimentos que se mezcla en los dos canales durante el fujo de inundaciones. (scoger una mayor densidad de muestreo es comEnmente de/nida de acuerdo con las condiciones locales y la naturaleza del objetivo o región a estudiarse #$ritish %eological Survey&. CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE LOS SITIOS DE MUESTREO Los criterios que se deben tener para escoger el sitio de muestreo son los siguientes #Stream sediment sampling&+ A. (vitar las uentes obvias de contaminación+ muestrear aguas arriba al menos D? m desde las carreteras y viviendas. >. -onde los valles inciden uertemente evitar el colapso del material acumulado cuando se realiza el muestreo cerca del centro de la corriente B. (vite las !reas de sedimento aventado. 2aterial de grano /no en los m!rgenes del curso de agua puede ser mejor. F. (vite los depósitos de grava bien ordenada y !reas de acumulación de sedimentos limitado. D. 6ara mantener la coherencia, siempre el material de la muestra se deposita en el mismo lugar de muestreo. *o mezcle el material de las trampas de minerales pesados con bancos de sedimentos /nos. (stos criterios son basados en B? a3os de trabajo de la $S%, y esta e"periencia ha sido base para el desarrollo del método que se aplican en varios lugares del mundo y se toma como base para lo que describe aquí. 6odemos observar en la /gura A la toma de muestra de sedimentos.
TOMA DE MUESTRA 6ara la toma de muestra de sedimentos fuviales tenemos+ A. Lavar tamices, bateas, embudo de pl!stico, guantes de goma, la pala en la corriente inmediatamente antes del muestreo. -eben estar B
limpios y libres de material particulado antes del comienzo del muestreo. >. (l nido de tamiz comprende dos marcos de madera circulares #apro"imadamente FD " AD cm& con la malla de > mm de abertura en la parte superior y el segundo tamiz de AD? Im de abertura son hechos de tela de nylon. (l nido tamiz debe ser montado en la parte superior de la bandeja de /bra de vidrio, en una posición estable, tan cerca del punto de muestreo como sea posible. B. La posición de recogida de sedimentos debe ser un !rea activa de la cama de la corriente, y lo ideal sería que ser colocado en el centro de la corriente, para minimizar la contaminación de cualquier material antideslizante y producir una muestra compuesta representativa. F. (n primer lugar, retire la capa m!s alta #A? a >? cm& de sedimentos uertemente o"idados con la pala. D. (n segundo lugar, cargue el tamiz superior de sedimentos gruesos ordenados de debajo de la capa o"idada, teniendo cuidado para drenar el e"ceso de agua y eliminar cualquier grandes clastos antes de colocar el material en el tamiz superior. C. Si el sedimento se encuentra en una base de turbia o arcillosa, tener cuidado y asegurarse de que los sedimentos se recojan sin cavar en el material /jo subyacente. *ormalmente ser! necesario e"cavar AD 1 >D Hg #peso hEmedo& de material para proporcionar un peso /nal de la muestra su/ciente. J. 7ealizando una carga continua, el otro miembro del grupo rota el fujo de sedimentos a través de la parte superior tamiz usando los guantes de goma, proporcionando su/ciente material K > mm en el tamiz inerior para producir su/ciente KAD? Im materiales #normalmente >1B Hg&. -urante este proceso se debe mirar si e"iste algEn contaminante en los sedimentos, debe ser eliminado del tamiz y tomar nota de los detalles de la tarjeta de datos de campo. . ;ntes de que el tamiz superior se llene con demasiado material o muestra y ejerza peso en el nido tamiz, debe ser removido agitando para permitir que m!s material K> mm caiga a través en el tamiz de ondo. (l material del tamiz superior es descartado pero se debe tener en cuenta que puede tener inormación de litologías, clastos, etc. Mue deben ser se3alados en la tarjeta de datos de campo. N. Oarios ciclos de llenado, rotar, sacudir y descartar en el tamiz superior puede ser necesario para proporcionar su/ciente material para el tamiz inerior. (sto depende de la naturaleza ísica de los sedimentos. A?.Pna vez que hay su/ciente material en el tamiz inerior se debe mezclar y rotar para permitir que KAD? Im de material pase a través de él y el material pasante se deposite en el molde de /bra de vidrio de color gris. AA.7etire los quistes grandes con la mano y rotar el material a través de la criba superior, usando los guantes de goma. Se quita el tamiz superior, y se continEa con el rotamiento y movimiento de sacudida con cuidado, hasta obtener el material /no adecuado #normalmente F
alrededor de A?? g de peso en seco&, el material /no es el que ha pasado por el tamiz /no que est! sobre molde de /bra de vidrio de color gris. *o debe haber partículas gruesas en la muestra de racción /na. A>.Si el material de tamiz inerior es muy seco y arenoso a menudo es necesario espolvorear una peque3a cantidad de agua en el tamiz inerior mientras se mezcla y rotar la material. AB.)uando el material de tamiz inerior ha sido bien mezclado y rotado se debe lavar los guantes de goma y luego usar el embudo para lavar cualquier material particulado uera del borde superior y lados e"teriores del tamiz inerior, asegur!ndose de que el volumen de agua que entra en el tamiz se mantenga mínimo. AF.(l pasante del tamiz inerior debe ser recogida con cuidado, sin perturbar el recipiente de /bra de vidrio y recogerlo en la batea, suavemente sacudido para permitir KAD? Im de material adicional a caer a través de en la batea. AD.Los guantes y tamiz superior deben lavarse pero teniendo sumo cuidado al momento de levantar al tamiz superior. :enga especial cuidado en esta etapa para evitar sesgar la muestra de sedimento mediante la incorporación de material de gran tama3o. AC.Pna vez que haya su/ciente sedimento en la bandeja colectora, retire el tamiz inerior y retire el material K > mm que contiene. AJ.-ejar la batea que contiene la muestra KAD? Im en reposo durante >? a >D minutos para permitir la sedimentación del material en suspensión. -urante este período se puede obtener concentrados con batea para minerales pesados y muestra de agua, se registran los datos del sitio. A.Se decanta el e"ceso de agua para dejar un volumen /nal de >?? a >D? ml homogeneizar esto mediante agitación suave y cuidadosamente decantar en una bolsa de papel Hrat numerada con un embudo limpio la bolsa Qrat es sellada en una bolsa de polietileno delgada y asegurar con un nudo fojo, para el transporte se lo pone en una posición vertical. AN.Lave bien todo el equipo de la corriente antes de empaquetar. >?.Se debe coger duplicados de las muestras en algunos sitios para monitorear la variabilidad dentro del sitio. (n un trabajo regional los duplicados de campo son recogidas cada A?? sitios. 6ara los trabajos m!s peque3os duplicados deben recogerse con mayor recuencia a partir de F o D sitios de cada A??. (n el punto AJ se describe la realización de la obtención de concentrados de minerales pesados en este campo podríamos integrar al oro. 6anning en inglés y batear en espa3ol, se lleva a cabo utilizando una batea que puedes ser de metal, pl!stico o de madera dura de ondo plano o de ondo redondo. La batea para prospectar oro tiene lados empinados que orman canales para captar a los minerales m!s densos. La $ritish %eological Survay utiliza los 5dulangs@ que son bateas de madera dura originaria de 2alasia para recoger muestras de minerales pesados en el sedimento. (l e"amen preliminar de la muestra en el campo permite la identi/cación de D
los minerales pesados y proporciona una guía inmediata para el trabajo uturo. ;l estandarizar el volumen de sedimento procesado y el volumen /nal de concentrado, mantiene la inormación presente, esto permite la comparación de los datos geoquímicos en toda el !rea de estudio #$ritish %eological Survey&. A. Lavar tamices y bateas en la corriente inmediatamente antes del muestreo. (l tamiz con la malla de > mm se coloca en la parte superior del tamiz inerior AD? Im y ambos est!n montados en la parte superior de la batea >. )avar sedimentos de varios puntos de la cama de la corriente para producir una muestra compuesta representativa. Los A? 1>? cm superiores de sedimentos descartada para evitar revestimientos de ó"ido de 0e y 2n. B. 6ara obtener el concentrado de minerales pesados, transerir el material K > mm retenido desde el proceso de recolección de sedimentos en la batea de madera del tipo 2alasia Rdulang@. F. )argar los sedimentos en el tamiz superior con entrada mínima de agua. (l uso de guantes de goma, rotar el material a través del tamiz superior. 7etire el tamiz superior y recoger la racción /na de los sedimentos en la batea rotando y sacudiendo cuidadosamente. D. :ranserir el > mm de sedimentos desde la parte superior de la malla /na en una segunda batea y colocar el tamiz de > mm en la parte superior de esta batea. C. )avar m!s sedimentos de las proundidades del per/l en cada punto en el lecho del arroyo y cargar en el tamiz. J. 0rote el sedimento a través del tamiz con grandes cantidades de agua hasta que la batea se llegue al volumen de partida necesario, normalmente F litros. . Lavar las arcillas y la materia org!nica mediante agitación. Oierta lejos la suspensión y repita este proceso hasta que el agua permanece clara. N. & Se elimina los minerales m!s superiores y m!s ligeros de la parte superior y descarga de ellos en la corriente ya que el agua es e"pulsada de la parte delantera de la bandeja #B&(l bateado se lleva a cabo normalmente en donde el agua es lo su/cientemente prounda para permitir que la bandeja llena se hunda. -e cara a la corriente, donde el fujo es suave para el proceso de lavado. A?.; intervalos regulares, especialmente durante las primeras etapas del bateado, agitar el sedimento restante vigorosamente para que los granos m!s densos se vayan al ondo de la base. C
AA.)ontinuar bateando cuidadosamente hasta que el volumen /nal requerido #normalmente a la marca de calibración de A>? ml en la batea&. A>.("amine el concentrado con una lupa para identi/car los minerales pesados y estimar su abundancia. :enga en cuenta los granos de interés o sus contaminantes inmediatos. (stos pueden eliminarse con un pincel /no y se almacenan en un rasco de pl!stico para los e"!menes de laboratorio. AB.Lave cuidadosamente el concentrado en una bolsa Qrat enumerada usando un embudo limpio. )oloque la bolsa sellada en una bolsa de polietileno para la seguridad de la muestra y evitar contaminación en el transporte. AF.:ranserir el AD? Im sedimentos de arroyo de la otra batea en otra bolsa Hrat numerada. AD.Lave bien todo el equipo de la corriente antes de empaquetar. AC.Se debe coger duplicados de las muestras en algunos sitios para monitorear la variabilidad dentro del sitio. (n un trabajo regional los duplicados de campo son recogidas cada A?? sitios. 6ara los trabajos m!s peque3os duplicados deben recogerse con mayor recuencia a partir de F o D sitios de cada A??. (n el procedimiento para el muestreo de sedimentos fuviales activos descrito en el 56789():8 28-(L8 6 mm& que permite separar las gravas y otros materiales gruesos' el sedimento pasa, es tamizado por el tamiz *W ? #AJJ Im& que permite el paso de sedimentos m!s /nos. c& (l sedimento obtenido o segundo /ltrado se lo deja al menos AD minutos hasta que se decante. d& Pna vez que el material ya se ha precipitado se procede a retirar el e"ceso de agua tratando de no desperdiciar el sedimento /no obtenido. e& 9a precipitado el sedimento en la batea se procede a la recolección del sedimento hEmedo. & Pna vez ya obtenido la muestra libre de agua se coloca apro"imadamente A?? gramos #equivalente al peso seco&, en una unda de papel Qrat para posterior a ello ser secado, transportado y analizado en el laboratorio.
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MUESTREO PARA ORO ALUVIAL Las zonas de sedimentos se reparten de orma simple en los ríos, y su investigación se guía por una regla simple+ 5el agua fuye segEn la línea m!s directa por lo cual erosiona las orillas cóncavas y aluviones en las conve"as@, como consecuencia, los bancos de sedimentos se depositan en las partes cóncavas del lecho, situ!ndose los bloques mayores cerca de la corriente, los sedimentos /nos y arena en el lado opuesto.
. >. )argar unos C litros de sedimento e iniciar el tamizado. :amizar a malla A?, en una batea de por lo menos F? cm de di!metro, dentro del agua con el /n de deslamar la grava delas arenas y de las arcillas. B. (vitar en lo posible tener una pulpa demasiado densa porque pueden acarrear minerales pesados al momento del lavado así como tener una adecuada observación. F. ; medida que el agua entra en la batea se retira todo el montón de sedimento en la carrera de avance #>& Se elimina los minerales m!s superiores y m!s ligeros de la parte superior y descarga de ellos en la corriente ya que el agua es e"pulsada de la parte delantera de la bandeja #B& (l bateado se lleva a cabo normalmente en donde el agua es lo su/cientemente prounda para permitir que la bandeja llena se hunda. D. *unca se llenar! por completo la batea y se mantendr! su nivel por debajo de la ranura inerior. (l rechazo superior a > mm se verter! en una zona plana de tal orma que los pesados superiores a este di!metro se sitEen a la base del tamiz, lo que avorecer! la observación de estos. el concentrado se tamizar! a A mm sobre un pan o batea de B? a >D cm de di!metro realizando e"actamente la misma operación del paso F. C. 0inalmente el concentrado se verter! en una bolsa de pl!stico de tama3o mediano, mediante un embudo, teniendo la precaución de que todo el concentrado pase a la bolsa.
OBSERVACIONES EN EL CAMPO Pna amplia gama de observaciones se registra en las tarjetas de campo, mientras que en el sitio éstos incluyen+
-escripción de la localidad #sitio&, preeriblemente con respecto a una característica permanente /ja o punto de reerencia coordenadas de reerencia %6S identidad de los colectores La 0echa )lastos y geología lecho de roca en el sitio 2inerales pesados se ve en concentrado Pso de la tierra )ontaminación (l color de sedimentos y de la composición Se precipita en la corriente Las condiciones clim!ticas )ondiciones de fujo de corriente
(n el muestreo de sedimentos fuviales la $ritish %eological Survey #$%S& realiza el muestreo en equipo de dos personas y realizan la toma de A? sitios por día cuando son campa3as de recorrido e"tenso, se aumenta los sitios de muestreo cuando es m!s detallada la campa3a entre AD a >? sitios por día. La realización del muestreo en !reas donde se tenga di/cultades tanto de acceso, vegetación abundante, cambios de clima inesperados debería ser realizado Enicamente por personal entrenado en supervivencia y con el equipo adecuado.
PREPARACION DE LA MUESTRA Y ANALISIS Las muestras deben estar secas para poder realizar los an!lisis, estas pueden ser secadas a temperatura ambiente o m!s comEnmente en estuas para secado, las undas de Qrat se las somete a una temperatura de secado de ND o) #$ritish %eological Survey&. Xay diversidad de criterios para /jar una temperatura de secado de los sedimentos. ;lgunos investigadores como #)recelius& y (Welz) no encuentran pérdidas de mercurio a C?Y) de temperatura, aunque no hay un acuerdo general, si hay pérdidas de metales vol!tiles a temperaturas moderadas entre D?1C? Y), dependiendo de la naturaleza del sedimento, en consecuencia del tipo de enlaces que se orman #elemental, iónico, órgano met!lico, etc.&. 6or otro lado, hay autores que realizan el secado a temperaturas ineriores a D?Y) #$elHin&. -espués del secado la muestra es removida de la unda Hrat para pasar a un proceso de desagregación manual usando un mortero y pistilo, o un bolillo de acero en un pl!stico etc. para las obtenciones de sub1muestras homogéneas y representativas. Las cantidades requeridas para los an!lisis dependen de la técnica instrumental que se vaya a utilizar por ejemplo para analizar elementos mayores se utiliza la técnica de 0luorescencia de 7ayos " #07Z& se necesita sobre los A> gramos de muestra, para elementos menores se utiliza la espectroscopia de plasma acoplada #<)618(S& que utiliza ?.D g de muestra con disolución en !cidos, para la determinación de 8ro se utiliza B? gramos en el ensayo al uego combinado con la espectroscopia de ;bsorción ;tómica #;;S&, para los elementos N
denominados tierras raras se utiliza a la espectroscopia de masa con plasma acoplado #<)6 U2S& que utiliza ?.Fg m!s la usión alcalina. )omo podemos observar tenemos varios pasos antes de la realización del an!lisis como solubilizar con !cidos, usión alcalina, ensayo al uego etc. 6uede ser crítico el escoger una técnica instrumental para analizar cierto elemento como por ejemplo el oro se lo puede analizar por ;;S, <)618(S pero en los !cidos no liberan ni disuelven correctamente al oro por lo que se necesita una concentración antes de este an!lisis como lo es el ensayo al uego. Los controles de calidad que lleva el laboratorio Muímico son poner materiales de reerencia, duplicados de muestra, lectura de est!ndares, intercomparación entre laboratorios certi/cados con la norma AJ?>D.
EQUIPO PARA EL MUESTREO Se puede ver un ejemplo en la /gura C.
> :amices 1 dos marcos de madera circular sobre FD cm de di!metro, con nylon tamiz de tela, una con > mm de apertura y otros AD? Im1 $atea de madera, similar a las utilizadas en 2alasia denominadas 5dulang@ 6ala de acero dulce para la e"cavación (mbudo de polipropileno, al menos AD cm de di!metro $olsas Qrat de papel de A? " >? cm $olsas de polietileno AD " F? cm %uantes de goma de alta resistencia 7otuladores resistentes al agua :arjetas de campo para el registro de datos 2apas topogr!/cos y geológicos $otiquín de primeros au"ilios
Figura 6. Equipo utilizado para el muestreo de sedimentos fluviales.
RECOMENDACIONES Ser coherente en todo, desde la selección del sitio, la recolección y preparación de muestras y selección de los an!lisis. (vitar la contaminación, los porspectores o muestreadores no deberían usar joyas, lociones, cremas, repelentes, yesos. Los equipos de muestreo deben estar previamente entrenados. ;doptar riguroso procedimientos de control calidad en todas las etapas. La prioridad en todo momento es de salud y seguridad. .
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