The clayey fissural fillings associated with N100º-110ºE fractures at the El Berrocal uranium mine (Sierra de Gredos, Spain): characterization, genesis and retention capacity of radioactive and other elements

Resumen

En relación con los procesos de migración/retención de los radionucleidos naturales en un medio granítico fisurado se han estudiado los rellenos fisurales arcillosos (< 60 μm y < 2 μm) asociados con las fracturas N100-110 ºE de la mina de U de El Berrocal. La fractura rellena por el filón de cuarzo mineralizado con pirita, calcopirita, esfalerita y galena; y posteriormente por pirita, pechblenda, calcita y barita, pertenece también a dicha familia de fracturas. De acuerdo con los datos difractométricos, termogravimétricos, de energías dispersivas de rayos X acoplado a sendos microscopios electrónicos de barrido y transmisión y del análisis del complejo catiónico de cambio, los rellenos arcillosos están esencialmente constituídos por cuarzo, sericita, ilita, beidellita cálcico-magnésica, feldespato potásico, albita, apatito y ocasionalmente caolinita. La monacita, torbernita, autunita, otros fosfatos de Ca, Y, Ce, La y TR no clasificados, sulfato férrico, jarosita, yeso, barita, calcita, silicatos de Pb, oxihidróxidos de Fe, gibbsita, geles de Al y geles silicatados complejos de TR están como trazas en la fracción < 2 μm. Desde el punto de vista geoquímico, la fracción < 2 μm de las muestras está enriquecida en U, Th, V, Cu, Zn, Sn, Ni, As, Ba, Ca y C orgánico, en relación con la fracción < 60 μm. Además, el CI está presente, en concentraciones importantes, en casi todos los minerales y mineraloides de la fracción < 2 μm. Estos datos sugieren que los materiales arcillosos estudiados se originaron por alteración hidrotermal de las harinas de falla, durante la fase -110 ºE de fracturación. De acuerdo con los datos de δ ¹⁸O obtenidos del cuarzo filoniano y de la fracción < 2 μm de las muestras, el proceso de arcillización se produjo probablemente en dos fases. La primera, de naturaleza sericítico-ilítica, se originó por la interacción entre las harinas graníticas de falla y soluciones hidrotermales ácidas, ricas en KCI, en un rango de temperaturas comprendido entre 70-120 °C. La segunda fase, de naturaleza esmectítica, se produjo probablemente durante los procesos de alteración meteórica, antiguos y/o actuales, por fuerte lixiviación del K de la sericita-ilita preexistentes. Esta fase de alteración meteórica pudo ser también la responsable de la transformación de la ilita y, probablemente, la esmectita en caolinita, en aquellas fracturas mineralizadas con sulfuros. La jarosita, los sulfatos de Fe, el yeso, la torbernita, la autunita, la gibbsita y los geles de Al se originarían probablemente también en esta última fase de alteración meteórica. Los minerales y mineraloides accesorios neoformados juegan un papel importante en la retención, por precipitación o adsorción, de los elementos radiactivos, U y Th, Yotros análogos, Y, Ce, La, REE, liberados durante la alteración hidrotermal del granito y meteórica de la mineralización uranífera. El Th está principalmente en la estructura de la monacita heredada. La lixiviación secuencial del U indica que los oxihidróxidos de Fe y los carbonatos retienen cantidades relativamente importantes de dicho elemento, mientras que los minerales de la arcilla no parecen jugar un papel importante en la retención del U por adsorción. No obstante, pudieron actuar como una barrera físico-química para la precipitación de los fosfatos de UO₂⁺⁺. El alto contenido en C orgánico de la fracción arcilla de las muestras puede explicarse por la actividad bacteriana actual observada en los rellenos fisurales, o por la presencia de ácidos orgánicos, transportados por las aguas percolantes desde la superficie topográfica. En este último caso, han podido formarse complejos orgánico-arcillosos.