Geological constraints on the distribution of naturally occurring uranium and thorium in soils of southwestern Spain

• Domingo Martín ^[1] ; Juan Carlos Fernández Caliani ^[2] ; Antonio Romero Baena ^[1] ; Joaquín Delgado ^[1] ; Isabel González ^[1]
  1. [1] Universidad de Sevilla

     Universidad de Sevilla

     Sevilla, España

     
  2. [2] Universidad de Huelva

     Universidad de Huelva

     Huelva, España

     
• Localización: Journal of iberian geology: an international publication of earth sciences, ISSN-e 1886-7995, ISSN 1698-6180, Vol. 51, Nº. 3, 2025, págs. 445-461
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Condicionantes geológicos en la distribución del uranio y torio presentes de forma natural en los suelos del suroeste de España
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• Resumen
  • español

    Este estudio analizó las concentraciones naturales de uranio (U) y torio (Th) en los suelos del suroeste de España para evaluar su variabilidad espacial, establecer los valores de fondo regional e identificar anomalías geoquímicas. Se tomaron 505 muestras de suelo y 95 de roca madre en distintos dominios geológicos del Macizo Ibérico, Cordillera Bética y Cuenca del Guadalquivir. Las concentraciones totales de U y Th se determinaron por ICP-OES en la fracción granulométrica <2 mm. Las concentraciones medianas de U y Th en la capa superficial del suelo (2.30 mg kg−1 y 8.80 mg kg−1, respectivamente) superan significativamente los valores encontrados en el subsuelo y la roca madre. La litología de la roca madre es el principal factor que controla las concentraciones de U y Th en los suelos. Los contenidos más elevados se observaron en Cambisoles desarrollados sobre rocas graníticas en la Zona Centro-Ibérica y en la Zona Ossa-Morena del Macizo Ibérico.

    Los valores límites superiores establecidos para el fondo regional son: 18.0 mg kg−1 para Th y 4.7 mg kg−1 para U en capa superficial, y 16.1 mg kg−1 para Th y 4.2 mg kg−1 para U en el subsuelo. Las anomalías que excedieron estos valores de referencia se registraron en monzogranitos del batolito de Los Pedroches y tonalitas del stock de Santa Olalla.El análisis estadístico reveló fuertes correlaciones entre Th y los elementos de tierras raras ligeros, lo que sugiere que el Th reside principalmente en la monacita. La variabilidad en las concentraciones de U y Th podría tener implicaciones ambientales, ya que los niveles elevados pueden influir en la exposición a la radiación. Por ello, se recomienda realizar investigaciones que incluyan una cartografía geoquímica de mayor resolución, análisis mineralógicos y análisis radiológicos para refinar la detección de anomalías y evaluar riesgos potenciales.

  • English

    Naturally occurring uranium (U) and thorium (Th) concentrations in soils of southwestern Spain were explored to assess their spatial variability, establish regional geochemical baselines, and identify anomalies. A total of 505 soil and 95 bedrock samples were collected from distinct geological domains across the Iberian Massif, Betic Cordillera, and Guadalquivir Basin.

    Total U and Th concentrations (size fraction<2 mm) were determined by ICP-OES, with median values of 2.30 mg kg−1 for U and 8.80 mg kg−1 for Th in topsoil, slightly exceeding those in subsoil and bedrock. Parent rock lithology was found to be the primary factor controlling U and Th concentrations in soils. The highest contents were observed in Cambisols developed on granitic rocks over the Central Iberian Zone and the Ossa-Morena Zone of the Iberian Massif. Geochemical baselines were established, with upper limits of 18.0 mg kg−1 for Th and 4.7 mg kg−1 for U in topsoil, and 16.1 mg kg−1 for Th and 4.2 mg kg−1 for U in subsoil. Anomalies exceeding these threshold values were mainly observed in samples from monzogranites of the Los Pedroches batholith and tonalites of the Santa Olalla stock. Statistical analysis revealed strong correlations between Th and light rare earth elements, suggesting that Th is primarily hosted by monazite. The variability in U and Th concentrations could have environmental monitoring implications, as elevated levels may influence radiation exposure. Future work should integrate high-resolution mapping, mineralogical analysis, and radiological assessments to refine anomaly detection and evaluate potential risks.