El drenaje ácido de roca como fuente de Fe y su rol en el secuestro de Fe, S y C en el sedimento de Ensenada Ezcurra, Isla Rey Jorge, Antártida

Abstract

El hierro ha demostrado ser un elemento de gran importancia en el océano austral, una región con alto contenido de nutrientes, pero baja producción de clorofila (HNLC, por su sigla en inglés). En general, a pesar de los diversos modos por los que el hierro llega al océano, este se encuentra en bajas concentraciones, al punto de ser considerado un nutriente limitante para la vida. Además, este elemento está relacionado con la captura del CO2 atmosférico hacia el sedimento marino por parte de organismos. La presente tesis se basa en el estudio de la evolución del drenaje ácido de roca (DAR) generado en la caleta Cardozo, isla Rey Jorge, Antártida, con el fin de determinar qué procesos predominan sobre el hierro y sobre aquellos elementos que conforman complejos aniónicos. En el presente estudio se analizaron muestras de sedimento (mediante microscopía óptica, el determinador de carbono/azufre LECO CS230 y XRF), columna de agua y agua intersticial (mediante, IC, ICP-OES y HR-ICP-MS), en tres estaciones ubicadas a lo largo de la ensenada Ezcurra, entre caleta Cardozo y bahía Almirantazgo. Los resultados fueron comparados con los de muestras adquiridas en la bahía Esperanza, para el control analítico correspondiente. Las muestras de agua fueron adquiridas mediante una roseta CTDO equipada con botellas Niskin y las de sedimento, a través de un Piston Corer; en ambos casos durante la expedición peruana ANTAR XXVII (enero-marzo 2020). En las dos estaciones más cercanas a caleta Cardozo (AC1 y AC2), se observó que la estratificación del agua se puede identificar mediante los quiebres en las curvas de la concentración de Cl- y SO42-. La estación más cercana a bahía Almirantazgo (AC3) no mostró ninguna estratificación en el CTDO debido al upwelling de aguas provenientes del estrecho de Bransfield, lo cual se tradujo en concentraciones casi constantes de estos aniones. Por otro lado, el Br es afectado por procesos de deshielo y escorrentías al encontrarse en menores concentraciones. También se observó un enriquecimiento significativo de Fe y Co en la columna de agua en comparación con la bahía Esperanza (muestreo de control). En el caso del Fe, su concentración en el agua está determinada por la disolución de sólidos en suspensión, en la columna de agua, y por la disolución reductiva de hidróxidos, en el agua de poros. Asimismo, se determinó que la concentración de elementos que conforman oxi-aniones (Cr, Mo, W) y algunos complejos aniónicos (As, Cu, U y V) está determinada por la desorción de la superficie de sólidos en suspensión y del sedimento. Por otro lado, el Al precipita rápidamente en la costa bajo la forma de hidróxidos de color blanquecino, al entrar en contacto con el agua marina. Se determinó asimismo que la cobertura glaciar aisló la pirita primaria del oxígeno atmosférico hasta hace 270 o 690 años. Esta época se caracteriza por un aporte de sedimento de mayor granulometría y minerales primarios de hierro (pirita, magnetita, hematita y epidota) que no sufrieron intemperismo químico. Dichos minerales primarios son poco reactivos con el azufre reducido, por lo cual no se apreció pirita framboidal en el sedimento transportado en esta época. Posteriormente, el inicio del retroceso glaciar permitió la oxidación de pirita, lo cual generó DAR. Este drenaje ácido formó jarosita e hidróxidos de hierro de bajo grado de cristalinidad (como schwertmannita y ferrihidrita) en la costa de la ensenada Ezcurra, además de constituir un aporte importante de hierro disuelto hacia el mar. Estos minerales secundarios, a diferencia de los primarios, pudieron ser aprovechados por los organismos, permitiendo la floración de fitoplancton. Dichos restos orgánicos fueron soterrados, secuestrando CO2 atmosférico en el sedimento. Asimismo, la materia orgánica generó microambientes reductores, los cuales permitieron el secuestro de Fe y S mediante la precipitación de pirita framboidal. Se evidenciaría así la importancia del DAR generado en caleta Cardozo en el secuestro de C, Fe y S en el sedimento de la ensenada Ezcurra.