Introducción Tradicionalmente, en la cantera de Touro, situada en el yacimiento de Arinteiro, se han explotado mineralizaciones de Cu a cielo abierto mediante cortas verticales (Castiñeiras et al., 2002; Gómez Barreiro et al., 2002). Actualmente, estas cortas de roca poco alterada y con menor contenido en azufre, se explotan para la obtención de áridos de machaqueo utilizados especial- mente en firmes de carretera (García et al., 2012). El aprovechamiento de la cantera, si- tuada en una zona de alta complejidad geológica, está favorecido por el conoci- miento previo de la explotación de Cu, aunque todavía se hace difícil la identifi- cación y separación de las diferentes lito- logías que afloran en los frentes. Dicha separación es fundamental para garantizar la calidad del árido, ya que dichas litolo- gías presentan características petrofísicas dispares. Por este motivo, hemos desarro- llado un método para poder discriminarlas fácilmente a pie de corta y mejorar signifi- cativamente la producción. Con este objetivo, se llevó a cabo un re- conocimiento geológico de detalle de los materiales acompañado del análisis de la dureza superficial de los frentes de extrac- ción en campo y del estudio de algunas de las propiedades petrofísicas de los materia- les en laboratorio. Posteriormente, se evaluó la influencia de dichas propiedades en el comporta- miento del material una vez machacado y clasificado como árido. Para ello, se tuvieron en cuenta parámetros como el tamaño de grano, textura y porosidad de la roca, ya que estas propiedades son consideradas como GEOGACETA, 62, 2017 111Copyright© 2017 Sociedad Geológica de España / www.geogaceta.com Recepción: 3 de febrero de 2017 Revisión: 16 de abril de 2017 Aceptación: 26 de abril 2017 Geogaceta, 62 (2017), 111-114 ISSN (versión impresa): 0213-683X ISSN (Internet): 2173-6545 Optimización de la producción de áridos procedentes de canteras con frentes complejos: cantera de Touro, A Coruña (España) Improvement of the production of aggregates from quarries located in complex geological settings: Touro quarry, A Coruña (Spain) Ana Patricia Pérez Fortes1, Pedro Castiñeiras1 y Maria José Varas Muriel1,2 1 Dpto. de Petrología y Geoquímica, Facultad de CC. Geológicas (UCM), C/ Jose Antonio Novais, (Ciudad Universitaria), 28040 Madrid, España. appfortes@gmail.com; castigar@geo.ucm.es 2 Dpto. de Geomateriales, Instituto de Geociencias (CSIC-UCM-CSIC), C/ Jose Antonio Novais, 2 (Ciudad Universitaria), 28040 Madrid, España. mjvaras@geo.ucm.es ABSTRACT Touro (A Coruña) is a quarry where amphibolite and schist are ex- ploited as crushed aggregates. These materials formed in a complex me- tamorphic system and it is difficult to classify and separate them. For this reason, affordable techniques that can be used in quarry faces and in simple laboratories were searched to identify and characterize the stone materials. This characterization will help to evaluate “in situ” the quality of stone materials related to future uses. We have developed a petrolo- gical classification of the stone materials exploited in Touro. In order to differentiate the quality grades of the Touro quarry lithologies, the clas- sification was completed by studying the stone surface hardness, porosity, expressed as water absorption capacity, and P-wave velocity propagation. On this basis, we concluded that texture, grain size, porosity and surface hardness are valuable “quarry faces” parameters to evaluate the quality of the stone materials. We also propose to separate the materials of the quarry faces by grades of quality to better control the final quarry pro- duct. Key-words: Quarry, aggregate, analytical techniques, classification, quality. RESUMEN La cantera de Touro (A Coruña) es una explotación a cielo abierto de la que se extraen anfibolitas y esquistos para su uso como árido de macha- queo. Estos materiales geológicos han sufrido una evolución metamórfica compleja, lo que dificulta su identificación y posterior separación en can- tera. Por este motivo, es necesario buscar técnicas analíticas sencillas de campo y laboratorio que permitan identificar y caracterizar el material en los frentes y evaluar su calidad en relación a sus posteriores usos en obra. Con este objetivo, se identificaron las variedades litológicas presentes en los frentes de extracción y se estudió su dureza superficial, porosidad, expresada como la capacidad de absorción del agua, y velocidad de pro- pagación de ondas P. A partir de los resultados obtenidos, se concluyó que la textura, tamaño de grano, porosidad y dureza superficial, son los mejores indicadores de la calidad de los materiales y se propone un sistema de sec- torización de los frentes de explotación para un mejor aprovechamiento de los recursos geológicos y un control adecuado de la calidad del producto final en cantera. Palabras clave: Cantera, árido, técnicas analíticas, sectorización, calidad. GEOGACETA, 62, 2017 A.P. Pérez Fortes, P. Castiñeiras y M.J. Varas Muriel 112 Geología Económica / Economic Geology los factores más importantes que condicio- nan tanto la calidad como la durabilidad de una roca utilizada como árido de macha- queo (Rigopoulos et al., 2012). Encuadre geológico La cantera de Touro está situada en el macizo de Arinteiro, en el que afloran ma- teriales de la Unidad de O Pino y de la Uni- dad de Arinteiro (Fig. 1), pertenecientes a las Unidades Superiores del Complejo de Órdenes (Gómez Barreiro, 2007). La Unidad de O Pino se compone de metasedimentos que aparecen apilados en una potente secuencia de tipo flysch (Cas- tiñeiras, 2005) constituida principalmente por gneises pelíticos con granate, estauro- lita y distena; y gneises semipelíticos con granate, que son los más abundantes en la zona. Ambos materiales presentan una fá- brica planolineal y una textura con porfido- blastos de granate y, en el caso de los gneises pelíticos o esquistos, estaurolita y agregados de distena pseudomorfizando a andalucita (Castiñeiras, 2005). La Unidad de Arinteiro está compuesta por metagabros, anfibolitas y anfibolitas gra- natíferas, niveles métricos de anfibolitas po- bres en calcio y rocas de silicatos cálcicos. Además, debido a la compleja estructura del macizo, con gran cantidad de cabalgamien- tos, también aparecen milonitas y filonitas. Metodología En la cantera de Toruro afloran anfibo- litas y metasedimentos. Dichos metasedi- mentos se corresponden con esquistos con distena y paragneises. El protolito de los pri- meros es de carácter pelítico, mientras que el de los segundos es una semipelita (son más cuarzofeldespáticos, tienen menos micas y un aspecto más gneisico). La toma de muestras y metodología de trabajo efectuada se basó en la zonación de los frentes realizada por el personal técnico de la cantera (Fig. 2). En función de dicha zonación se hicie- ron los siguientes trabajos de campo: - Inspección visual de cada zona delimitada de los frentes de extracción y descripción macroscópica de sus materiales en función de aspectos composicionales, texturales y estructurales. - Medida de la dureza superficial del material de los frentes con un martillo de Schmidt (González de Vallejo et al., 2002). En total, se realizaron 313 medidas repartidas en las 4 zonas de extracción. - Toma de muestras representativas de cada sector (Tabla I) para su posterior caracteriza- ción petrológica y petrofísica en laboratorio. Finalmente, en laboratorio se utilizaron las siguientes técnicas y ensayos: - Análisis petrográfico de las muestras reco- gidas en campo (UNE-EN 12407: 2007). - Determinación de la absorción de agua a presión atmosférica (UNE-EN 13755:2008). - Determinación de la velocidad de propaga- ción de ondas P, Vp (UNE-EN 14579:2005). Con los resultados obtenidos tanto en campo como en laboratorio se realizó una sectorización de los frentes en función de la calidad estimada. Resultados Descripción macroscópica de los frentes de extracción En la zona I, denominada “zona de es- quistos que oxidan” en cantera (Fig. 2), se observaron esquistos muy fracturados y afectados por un plegamiento intenso, lo que facilita la alteración de la roca por cir- culación de fluidos. En la zona II, denominada “zona de es- quistos duros” en cantera (Fig. 2), se ob- servó una litología esquistosa más homogénea y menos fracturada que la an- terior. Son esquistos grises de grano fino con una foliación muy marcada. En la zona III, denominada “zona de esquistos blandos” en cantera (Fig. 2), los materiales estaban muy degradados. Los esquistos presentes son muy lajosos y micáceos y, en consecuencia, fácil- mente fisibles. En general, el material aparece disgregado y con colores rojizos a pardos, debido a procesos de oxida- ción. Este material se mezcla con los es- quistos de la zona II para obtener el árido comercial. En la zona IV, denominada “zona de an- fibolitas” en cantera (Fig. 2), aparecen los materiales más homogéneos y menos frac- Fig. 1. Mapa geológico (a) y cortes simplificados (b) del macizo de Arinteiro (Castiñeiras et al., 2002). Fig 1. Simplified geological map (a) and profiles (b) of Arinteiro massif (Castiñeiras et al., 2002). Fig. 2. Clasificación de los materiales en explota- ción realizada por el personal técnico de la can- tera de Touro, A Coruña. Fig. 2. Material classification by technical profes- sionals of Touro quarry, A Coruña. turados. En general, se encuentran anfibo- litas de grano fino, con venas de mármol y cuarzo de espesor centimétrico. Análisis petrológico y mineralógico de los frentes de extracción En la zona I (“esquistos que oxidan”) de extracción afloran paragneises con venas de cuarzo. Dichos paragneises presentan texturas grano-lepidoblásticas con tamaños de grano medio a fino. En general, estas rocas están formadas por cuarzo, plagio- clasa, moscovita, biotita y granate. Local- mente, se detectaron apatito, circón y minerales opacos, que podrían correspon- derse con sulfuros y/o ilmenita. En la zona II (“esquistos duros”), las muestras analizadas corresponden a una alternancia de paragneises y esquistos con distena. Los paragneises presentan una textura grano-lepidoblástica con tamaños de grano medio a fino. La mineralogía de esta litología consiste en cuarzo, plagio- clasa, biotita, moscovita y granate. En menor proporción se detectaron minerales opacos (ilmenita y/o sulfuros), apatito y cir- cón. Por el contrario, los esquistos con distena presentan texturas lepidograno- blásticas con tamaños de grano de medio a fino. Están compuestos de cuarzo, pla- gioclasa, biotita, moscovita, granate, distena, estaurolita y minerales opacos (ilmenita y/o sulfuros). La zona III (“esquistos blandos”) se co- rresponde con los esquistos con distena descritos en la zona II y presenta también venas de cuarzo. En la zona IV (“anfibolitas”) las mues- tras analizadas se corresponden con anfi- bolitas y filonitas. Las anfibolitas presentan texturas nematoblásticas de grano fino a muy fino y su mineralogía se compone principalmente de anfíbol, pla- gioclasa, clinozoisita, cuarzo, minerales opacos (ilmenita/sulfuros), clorita, calcita y epidota. Las filonitas aparecen como bandas intercaladas entre las anfibolitas y presentan tamaños de grano de fino a medio con textura granoblástica. La mine- ralogía que presentan es clorita, plagio- clasa, anfíbol (actinolita), clinozoisita, moscovita, biotita, cuarzo y opacos (sul- furos). De acuerdo con las descripciones ante- riores, se constata una falta de correspon- dencia entre las zonas delimitadas por el personal de cantera y la distribución de li- tologías, tal como se muestra en la tabla I. Análisis petrofísico de los frentes de extracción Los resultados del análisis petrofísico de las muestras, junto con los valores medios de dureza superficial medidos en campo se muestran en la tabla II. Las anfibolitas son las que menor coe- ficiente de absorción, mayor Vp y mayores valores de dureza superficial presentan, lo que indica que son rocas compactas y resis- tentes (Tabla II). Por el contrario, los esquistos con distena que afloran en la zona III son las rocas que presentan peores valores de coeficiente de absorción, de Vp y de dureza superficial (Tabla II), por lo que son rocas poco resistentes. De- bido a sus valores de coeficiente de absorción (Coeficiente de absorción ≥ 2, UNE-EN 13043:2003) se degradan con facilidad. Sectorización por calidades de los frentes de extracción A partir de los resultados obtenidos me- diante los diferentes ensayos y técnicas de identificación empleadas, se han clasificado los frentes en función de su grado de cali- dad (Fig.3). El sector I, en el que afloran las anfibo- litas, es el que presenta una mayor calidad. Por el contrario, el sector III, correspondiente a los mayores afloramientos de esquisto con distena presentes en la cantera (Zona III), es el que presenta una calidad menor. Es in- cluso desaconsejable su uso atendiendo a los valores generales de coeficiente de ab- sorción (>2%; Tabla II). Finalmente, el sector II engloba a las zonas I y II diferenciadas en cantera. Aun- que los paragneises de la zona I tienen pro- cesos de oxidación superficial más intensos que los descritos en la zona II, y una mayor porosidad (Tabla II), presentan valores de dureza similares por lo que han sido inclui- dos en el mismo sector de calidad. Discusión La complejidad geológica del área de estudio provoca la mezcla de materiales du- rante el proceso de producción del árido, ya que la separación de los mismos en el frente es económicamente inviable. Por este mo- tivo, para tener un mayor control de las pro- piedades de los áridos producidos es necesario evaluar las características de los materiales que lo componen por separado. GEOGACETA, 62, 2017 113Geología Económica / Economic Geology Zona Clasificación Nº Muestras Litologíacantera I Esquisto que oxida 5 Paragneis II Esquisto duro 8 Paragneis / Esquisto distena III Esquisto blando 4 Esquisto distena IV Anfibolita 7 Anfibolita/Filonita Tabla I.- Localización y número de muestras recogidas en los frentes explotables de la cantera de Touro, A Coruña y litologías explotables. Table I.- Location and number of samples studied from the quarry faces of Touro, A Coruña and litho- logies from the quarry faces. Optimización de la producción de áridos procedentes de canteras con frentes complejos: Cantera de Touro, A Coruña (España) Zonas de Litologías Dureza Coef. Vp (m/s)extracción (1-60 U. S) Abs (%) I Paragneises (pequeñas 42 ± 8 1,38 ± 1,41 4210 ± 1319 II intercalaciones esquistos) 49 ± 6 0,48 ± 0,31 5297 ± 807 III Esquistos distena 24 ± 2 4,66 ± 4,31 3259 ± 1250 IV Anfibolita (pequeñas 51 ± 1 0,24 ± 0,13 5696 ± 888 intercalaciones de filonitas) Nota: Coef. Abs (%)= Coeficiente de Absorción; Vp (m/s)= Velocidad de propagación de ondas P. Tabla II.- Localización y número de muestras recogidas en los frentes explotables de la cantera de Touro, A Coruña y litologías explotables. Table II.- Location and number of samples studied from the quarry faces of Touro, A Coruña and li- thologies from the quarry faces. GEOGACETA, 62, 2017 A.P. Pérez Fortes, P. Castiñeiras y M.J. Varas Muriel 114 Geología Económica / Economic Geology Las litologías que conforman los frentes de explotación de la cantera de Touro son pa- ragneises, esquistos con distena, anfibolitas y filonitas. Los paragneises y esquistos con dis- tena se mezclan durante el proceso de pro- ducción para obtener el árido denominado comercialmente esquisto, mientras que las anfibolitas y las filonitas se mezclan para ob- tener el árido denominado anfibolita. La anfibolita es la variedad pétrea que pre- senta menor tamaño de grano y estructura in- terna más masiva. Esto se traduce en una mayor dureza y, por tanto, resistencia de la roca. Ade- más, la capacidad de absorción del agua es casi nula (Tabla II), lo que hace que estos materiales sean poco susceptibles a ser degradados. Por el contrario, los esquistos con distena son los materiales que presentan mayor ta- maño de grano y una estructura interna más foliada. Además, es la variedad litológica de menor dureza y mayor capacidad de absor- ción de agua (Tabla II). Esto provoca que estos materiales se degraden con facilidad. Los resultados obtenidos están de acuerdo con los valores de calidad del árido facilitados por la cantera. El valor de la resis- tencia a la fragmentación (Desgaste de Los Ángeles, UNE-EN 1097-2:2010) del árido de anfibolita es 12 mientras que para los esquis- tos es 19, lo que confirma que los esquistos son menos resistentes que la anfibolita. De acuerdo con esto, se concluye que la textura, tamaño de grano, porosidad, expre- sada como el coeficiente de absorción del agua, y la dureza superficial son buenos in- dicadores de la calidad del material. Propo- nemos el valor límite del 2% de absorción del agua utilizado en áridos de mezclas bi- tuminosas (UNE-EN 13043:2003) como ín- dice de calidad inicial en los frentes, aunque este valor podría ser incluso más estricto, ya que durante el machaqueo del árido se abre una nueva porosidad por impacto (Pérez Fortes et al., 2012). Habría que realizar más ensayos para fijar un buen límite para este parámetro. Por último, sugerimos sectorizar los fren- tes de extracción de las canteras de árido em- pleados en carreteras en función de su grado de calidad para realizar un mejor aprovecha- miento de los recursos y control de la calidad del producto final, tomando como punto de partida el procedimiento de sectorización que ADIF ya realiza para la homologación de sus canteras suministradoras de balasto (P.A.V. 34-0.0, 2007). Conclusiones De los materiales estudiados, anfibolita y paragneis son los más aptos para su uso en obra civil, mientras que se desaconseja el uso del esquisto con distena. El análisis petrográfico (composición y textura) de los frentes de extracción es pri- mordial para la identificación y clasificación de los materiales y un mayor control de la calidad del producto acabado. La porosidad, expresada como coefi- ciente de absorción de agua, y la dureza su- perficial son parámetros determinables de forma económica y sencilla que pueden aplicarse a los materiales de los frentes para estimar su calidad. La sectorización de los frentes en fun- ción de su grado de calidad puede mejorar el control del producto final en cantera. Agradecimientos Este proyecto ha sido financiado por el programa S2013/MIT-2914 (GEOMATE- RIALS-2CM) y becas FPI CEDEX (BOE 27/06/2009). Los autores también quieren agradecer a Jose Pedro Calvo Sorando, Ca- tedrático de Petrología y Geoquímica de la Facultad de CC. Geológicas de la UCM sus comentarios sobre el texto publicado. Referencias Castiñeiras, P., Gómez Barreiro, J., Martínez Ca- talán, J. R. y Arenas, R. (2002). Geogaceta 32, 83-86. Castiñeiras, P. (2005). Origen y evolución tecto- notermal de las unidades de O Pino y Cariño (Complejos Alóctonos de Galicia). Eds. Semi- nario de Estudos Galegos, Area de Xeoloxia e Mineria, and Laboratorio Xeolóxico de Laxe. O Castro. Serie Nova Terra, 28. Coruña, Es- paña. 279 p. García, F. M., Vázquez, F. M. y Olano, C. N. (2012). Boletín das ciencias 25(76), 65-66. Gómez Barreiro, J. L., Castiñeiras, P., Martínez Ca- talán, J. R. y Arenas, R. (2002). Geogaceta 32, 87-90. Gómez Barreiro, J. (2007). La Unidad de Fornás: Evolución tectonometamórfica de SO del Complejo de Órdenes. Eds. Seminario de Es- tudos Galegos, Santiago de Compostela, and Area de Xeoloxía e Minería. Ediciós do Castro. Serie Nova Terra, 32. Coruña, España.334 p. González de Vallejo, L. I., Ferrer, M., Ortuño, L. y Oteo, C. (2002). Ingeniería Geológica. Prentice Hall, Madrid, pp. 346-348. Adif (2007). Pliego de Prescripciones Técnicas Ad- ministrativas para el suministro y utilización del balasto. (7ª Edición). P.A.V. 3-4-0.0: 2007. Pérez Fortes, A. P., Cano Linares, H., Varas Mu- riel, M. J. y Castiñeiras García. P. (2012). En: III Congreso Nacional de Áridos. Fueyo Edi- tores. 508-513p. Rigopoulos, I., Tsikouras, B., Pomonis, P. y Hatzi- panagiotou, K. (2012). Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology 45(4), 423-433. AENOR (2010). Ensayos para determinar las pro- piedades mecánicas y físicas de los áridos. Parte 2: Métodos para la determinación de la resistencia a la fragmentación. UNE-EN 1097- 2: 2010 Madrid. AENOR (2007) Métodos de ensayo para piedra natural. Estudio petrográfico. UNE-EN 12407: 2007 Madrid. AENOR (2007). Áridos para mezclas bituminosas y tratamientos superficiales de carreteras, ae- ropuertos y otras zonas pavimentadas. UNE- EN 13043: 2007 Madrid. AENOR (2008). Métodos de ensayo para piedra natural. Determinación de la absorción de agua a presión atmosférica. UNE-EN 13755: 2008 Madrid. AENOR (2005). Métodos de ensayo de piedra na- tural. Determinación de la velocidad de pro- pagación del sonido. UNE-EN 14579: 2005 Madrid. Fig. 3. Sectorización de los frentes explotables de la cantera de Touro, A Coruña a partir de su litología y propiedades petrofísicas medidas. Fig. 3. Quality sectors of Touro quarry materials based on the lithology classification and mea- sured petrophysical properties.