Mineralogy of the sediments of water dams affected by acid mine drainage in the Spanish sector of the Iberian Pyrite Belt (SW Europe)

Abstract

The Iberian Pyrite Belt (IPB), in southwestern of Spain, allocates 23 reservoirs dams along its fluvial network, built for industrial, mining, agriculture and/or recreation. These dams are affected by acid main drainage (AMD), presenting different degrees of contamination. The weathering of sulphides, mainly in the mine waste dumps, promoted the release of pollutants, such a sulphate and metals, which suffer transport into the water dams. The present work documents the mineralogy of different grain size fractions (<2 mm and <2 μm fractions) of the water dam’s sediments. The mineralogical results obtained by X-ray diffraction were combined with geochemical data, namely through determination of accumulation factors for some toxic elements. The obtained results indicate that contamination of the sediments is regulated by many factors, such as mineralogical composition of fine fraction and the presence of sorption sites on specific mineral phases. Thus, iron oxyhydroxides and iron hydroxysulfates are important components of the clay mineral fraction, controlling the retention of toxic elements, especially in the mining dams.

En la Faja Pirítica Ibérica, SW de España, hay 23 embalses distribuidos por la red fluvial, que han sido construidos para uso agrícola, industrial, minero y/o para abastecimiento de las poblaciones. Estos embalses presentan distintos grados de afección por drenaje ácido de mina, resultante de la meteorización de los sulfuros presentes en las estructuras mineras de la Faja. Los contaminantes movilizados por el proceso de drenaje ácido de mina son transportados por los cauces como materia disuelta y en suspensión hacia los embalses, donde se acumulan en sus sedimentos. El presente trabajo documenta la mineralogía de diferentes fracciones granulométricas (<2 mm y <2 μm) de los sedimentos de los embalses. Los resultados de la mineralogía obtenidos por difracción de rayos-X fueran combinados con datos de geoquímica, permitiendo el calcular factores de acumulación para algunos elementos tóxicos. Los resultados obtenidos indican que la contaminación de los sedimentos es controlada por factores, tales como la composición mineralógica de la fracción más fina y la presencia de sitios de adsorción en la superficie de fases minerales específicas. Así, oxihidróxidos de hierro y oxihidroxisulfatos de hierro son importantes componentes de la fracción <2 μm, controlando la retención de elementos tóxicos, principalmente en los embalses mineros.