Estudio del yacimiento de bentonita de Morrón de Mateo (Cabo de Gata, Almería) como análogo natural del comportamiento de la barrera de arcilla de un almacenamiento de residuos radiactivos

Resumen

Este trabajo se enmarca dentro del estudio de análogos naturales de un almacenamiento geológico profundo (AGP) de residuos radiactivos de alta actividad (RRAA). El concepto de AGP contempla la colocación de una barrera de bentonita rodeando el contenedor de acero. Las funciones de la barrera pueden alterarse por procesos que pueden tener lugar en el AGP después de su clausura. El estudio de sistemas arcillosos naturales afectados por procesos de alteración puede aportar datos para predecir el comportamiento, a largo plazo, de dicha barrera arcillosa. En este contexto se ha estudiado el yacimiento de Morrón de Mateo, como análogo natural del efecto térmico y geoquímico en la barrera de arcilla de un AGP de RRAA, después de su clausura, por el decaimiento radiactivo de los productos de fisión y la corrosión del contenedor. Este yacimiento ha estado sometido a un incremento de temperatura y a variaciones geoquímicas por la intrusión de un domo que afectó a la serie vulcano-sedimentaria encajante, formada por materiales piroclásticos bentonitizados (formación Tobas Blancas), calcarenitas bioclásticas y materiales epiclásticos bentonitizados (formación Mass Flow). Con el fin de conocer los efectos de la intrusión sobre las bentonitas del yacimiento, se ha realizado la caracterización textural, mineralógica, geoquímica y cristaloquímica de muestras procedentes de zonas próximas y lejanas al domo. Los resultados indican diferencias entre ambos grupos de muestras. Así, las esmectitas de las muestras alejadas de la formación Tobas Blancas corresponden a montmorillonitas-Al, similares a las de otros yacimientos de la región de Cabo de Gata. Sin embargo, las muestras cercanas están constituidas por esmectitas con una composición química más heterogénea y ricas en Fe y Mg. Es decir, por una mezcla de montmorillonitas-Al, montmorillonitas y beidellitas ricas en Fe, esmectitas de composición intermedia entre beidellitas y saponitas ricas en Fe y, ocasionalmente, saponita rica en Fe. Las relaciones texturales sugieren que la saponita rica en Fe y las esmectitas de composición intermedia se formaron a partir de la montmorillonita-Al y a través de esmectitas cada vez más ricas en Fe y Mg. La representación de las fórmulas estructurales de las esmectitas cercanas sobre el diagrama MgVI vs (Al+Fe3+)VI parece confirmar este proceso de transformación. Los datos de espectroscopia Mössbauer indican que las esmectitas cercanas al domo presentan Fe3+ en coordinación octaédrica altamente distorsionada, lo que es debido, probablemente, a una alta sustitución del Al3+ por Fe3+. Además, los valores isotópicos delta 18 O y delta al cuadrado H de las esmectitas indican que fueron formadas o transformadas en un rango de temperatura entre 55 y 66ºC. Las muestras de biocalcarenitas alejadas del domo contienen calcita bioclástica y calcita recristalizada; mientras que las cercanas están constituidas por calcita recristalizada con contenidos variables en Mn y Fe y dolomita rica en Fe. Los valores delta 18 O de la dolomita muestran que se formaron en un rango de temperatura comprendido entre 40 y 90º C. Las muestras lejanas de la formación Mass Flow están constituidas fundamentalmente por beidellitas ricas en Fe, mineralogía controlada por la naturaleza más ferromagnesiana de la roca madre. Sin embargo, en las muestras más próximas al domo se ha detectado un interestratificado clorita/esmectita, del tipo corrensita.Todos los resultados corroboran que en el yacimiento se produjo un proceso incipiente de alteración propilítica por la acción de fluidos hidrotermales ricos en Fe, Mg y Mn, relacionado con la intrusión del domo que dio lugar a la alteración de las biocalcarenitas y de los materiales piroclásticos y epiclásticos. En consecuencia, el sistema natural podría considerarse como un buen ejemplo de análogo natural del comportamiento térmico y geoquímico, a largo plazo, de la barrera arcillosa de un AGP de RRAA, después de su clausura.