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Yacimientos de minerales Yacimientos de minerales ORIGEN DE LOS YACIMIENTOS ORIGEN DE LOS YACIMIENTOS Y CLASIFICACION Y CLASIFICACION

Origen de Los Yacimientos-Folleto

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  • Yacimientos de mineralesORIGEN DE LOS YACIMIENTOSY CLASIFICACION

  • ORIGEN DE LOS YACIMIENTOSY CLASIFICACIONOrigen de los Yacimientos Minerales El origen de los yacimientos minerales puede ser tan variado como lo son los procesos geolgicos, y prcticamente cualquier proceso geolgico puede dar origen a yacimientos minerales. En un estudio ms restrictivo, hay que considerar dos grandes grupos de yacimientos: Los de minerales, ya sean metlicos o industriales, que suelen tener su origen en fenmenos locales que afectan a una roca o conjunto de stas, Los de rocas industriales, que corresponden a reas concretas de esa roca que presentan caractersticas locales que favorecen su explotacin minera. A grandes rasgos, los procesos geolgicos que dan origen a yacimientos minerales seran los siguientes:

  • Procesos gneos: Plutonismo: produce rocas industriales (los granitos en sentido amplio), y minerales metlicos e industriales (los denominado yacimientos ortomagmticos, producto de la acumulacin de minerales en cmaras magmticas). Volcanismo: produce rocas industriales (algunas variedades "granticas", ridos, puzolanas), y minerales metlicos (a menudo, en conjuncin con procesos sedimentarios: yacimientos de tipo "sedex" o volcano-sedimentarios). Procesos pegmatticos: pueden producir yacimientos de minerales metlicos (p.e., casiterita) e industriales: micas, cuarzo... Procesos neumatolticos e hidrotermales: suelen dar origen a yacimientos de minerales metlicos muy variados, y de algunos minerales de inters industrial.

  • Yacimientos Minerales

    ORIGENVariadoProcesos pegmatticos:PlutonismoVolcanismo:Procesos neumatolticosSEGN TIPO DEPROCESO GEOLGICOTipos deProcesos gneos:

  • Procesos exgenos o superficiales: La erosin es el proceso por el cual las rocas de la superficie de la Tierra, en contacto con la atmsfera y la hidrosfera, se rompen en fragmentos y sufren transformaciones fsicas y qumicas, que dan origen a fragmentos o clastos, y a sales, fundamentalmente. Las trasformaciones que implica la erosin pueden dar lugar a yacimientos, que reciben el nombre de yacimientos residuales.El transporte de los clastos por las aguas y el viento, y de las sales por el agua, modifica la composicin qumica tanto del rea que sufre la erosin como del rea a la que van a parar estos productos. Adems, durante el propio transporte se producen procesos de cambio fsicos y qumicos, nuevas erosiones, depsito de parte de la carga transportada, etc.

  • La sedimentacin detrtica da origen a rocas como las areniscas, y a minerales que podemos encontrar concentrados en stas, en los yacimientos denominados de tipo placer: oro, casiterita, gemas... La sedimentacin qumica da origen a rocas de inters industrial, como las calizas, y a minerales industriales, como el yeso o las sales, fundamentalmente. La sedimentacin orgnica origina las rocas y minerales energticos: carbn e hidrocarburos slidos (bitmenes, asfaltos), lquidos (petrleo) y gaseosos (gas natural). Tambin origina otras rocas y minerales de inters industrial, como las fosforitas, o las diatomitas, entre otras. Como ya se ha mencionado, la sedimentacin asociada a los fenmenos volcnicos produce yacimientos de minerales metlicos de gran importancia.

  • Yacimientos Minerales Tipos deProcesos exgenos: La erosinEl transporte de los clastos Procesos: Cambio fsicos y qumicos, Nuevas erosiones, Depsito de parte de la carga transportada, etc. Sedimentacin detrtica Sedimentacin qumicaSedimentacin orgnicaSedimentacin asociada a Fenmenos volcnicosINTEMPERISMO:Fsico+ Qumico

  • Procesos metamrficos: El metamorfismo da origen a rocas industriales importantes, como los mrmoles, o las serpentinitas, as como a minerales con aplicacin industrial, como el granate. No suele dar origen a yacimientos metlicos, aunque en algunos casos produce en stos transformaciones muy importantes.As pues, y a modo de conclusin, en cada caso han de darse unas determinadas condiciones que permitan que se origine el yacimiento, como algo diferenciado del conjunto rocoso, en el que uno o varios procesos geolgicos han actuado de forma diferencial con respecto al resto del rea, lo que ha permitido que se produzcan esas condiciones especiales que suponen la gnesis del yacimiento.

  • Procesos metamrficos:Tipos deProcesos metamrficos:Da origen a rocas industrialesDa origen a minerales con aplicacin industrialNo suele dar origen a yacimientos metlicos

  • Lecturas recomendadas Bustillo Revuelta, M.; Lpez Jimeno, C. (1996). Recursos Minerales. Tipologa, prospeccin, evaluacin, explotacin, mineralurgia, impacto ambiental. Entorno Grfico S.L. (Madrid). 372 pg. Carr, D.D.; Herz, N. (1989). Concise encyclopedia of mineal resources. Pergamon Press. 426 pg. Daz Prieto, P. (1995). Glosario de trminos mineros (Ingls-Espaol/Espaol-Ingls). Secretariado de Publicaciones. Universidad de Len. 291 pg. Earth Science Australia. http://www5.50megs.com/esa/mindep/mindep.html Evans, A.M. (1993). Ore geology and industrial minerals: An introduction. Blackwell Science, 389 pg. Guilbert, J.M.; Park, Ch.F. (1986). The geology of ore deposits. Freeman. 985 pg. Jbrak, M. Manuel de gtologie (on line). http://www.unites.uqam.ca/~sct/gitologie/mjg1.htm

  • Kesler, S.E. (1994). Mineral resources, economics and the environment. Maxwell Macmillan International. 391 pg. Lunar, R.; Oyarzun, R. (Eds.) (1991). Yacimientos minerales: tcnicas de estudio, tipos, evolucin metalognica, exploracin. Ed. Centro de Estudios Ramn Areces. 938 pg. Sawkins, F.J. (1984). Metal deposits in relation to plate tectonics. Springer-Verlag. 325 pg. Shakelton, W.G. (1986). Economic and applied geology. Croom Helm. 227 pg. Skinner, B.J. (1980). Economic Geology - Seventy-fifth anniversary volume (1905-1980). Economic Geology Publishing Co. (El Paso, Texas). 964 pg. Smornov, V.I. (1982). Geologa de Yacimientos Minerales. Mir. 654 pg. Vzquez Guzmn. F. (1997). Geologa econmica de los Recursos Minerales. Fundacin Gmez Pardo (Madrid). 481 pg.

  • 3.- Los yacimientos minerales: bases para una clasificacin Introduccin Un aspecto fundamental de cualquier estudio sistemtico es la clasificacin de los objeto del estudio. El principal problema que se plantea en cualquier clasificacin de objetos naturales es fijar el o los criterios a seguir a la hora de efectuar esta clasificacin de forma que nos sea de utilidad prctica, y que permite un agrupamiento de los objetos de tipo unvoco, es decir, que el mismo objeto no entre ms que en uno solo de los grupos que se establezcan. De esta forma, una clasificacin que es poco adecuada para los minerales, como es la gentica (el cuarzo, por ejemplo, se clasificara en todos los grupos que se establezcan, pues se forma en todos los ambientes geolgicos posibles) s es adecuada para la clasificacin de rocas y de yacimientos minerales, pues stos tienden a formarse por procesos concretos y nicos.

  • No obstante, el problema a menudo es identificar correctamente qu proceso es el que ha formado una roca o un yacimiento mineral en concreto. Una ventaja importante de la clasificacin gentica es que nos permite establecer un criterio importante para la investigacin de otros yacimientos similares: el conocimiento preciso del modo de formacin implica identificar las rocas con las que se asocia, las relaciones que presenta la mena con la ganga, las relaciones espaciales entre roca y yacimiento y a su vez stas con su entorno estructural. Este cuadro nos va a servir de gua en la bsqueda de nuevos yacimientos en reas prximas, o en otras regiones similares desde el punto de vista geolgico.

  • Por tanto, la clasificacin que hemos adoptado aqu para el estudio de los yacimientos es en general, una clasificacin gentica, basada en la identificacin del proceso geolgico que ha dado origen a esa concentracin de minerales. Estos procesos pueden ser englobados en dos grandes grupos: Procesos exgenos, esto es, todos aquellos que tienen lugar por encima de la superficie terrestre, como consecuencia de la interaccin entre las rocas y la atmsfera y la hidrosfera. Procesos endgenos, o todos aquellos que tienen lugar por debajo de la superficie terrestre, como consecuencia de los procesos de liberacin del calor interno del planeta, materializados en la Tectnica de Placas y procesos asociados, tales como el magmatismo y el metamorfismo.

  • Procesos geolgicos externos o exgenos La exposicin de las rocas a la accin de los agentes externos de nuestro planeta (atmsfera, hidrosfera) produce una serie de efectos que en general conocemos bien: alteraciones (por ejemplo, la oxidacin de los metales, como el hierro), cambios bruscos de temperatura, disolucin de componentes. Fenmenos que se conocen con el nombre de meteorizacin (qumica y fsica). Como resultado, los materiales duros y compactos se disgregan y disuelven en parte, y los productos (fragmentos, sales), son transportados hdrica o mecnicamente. La migracin y posterior depsito de estos productos sern consecuencia de las condiciones fsicas y qumicas del medio (barreras fsicas y qumicas).

  • Estos procesos conducen a la formacin de las rocas y yacimientos de origen exgeno. A efectos de una clasificacin ms detallada, se pueden diferenciar dos grandes subtipos: rocas o yacimientos residuales (originados como consecuencia de los fenmenos de meteorizacin in situ, de la propia roca-madre), y rocas o yacimientos sedimentarios, originados como consecuencia de los fenmenos de depositacin, en general a distancias ms o menos grandes de las rocas-madre. Estos yacimientos o rocas sedimentarias se clasifican en mayor detalle, en funcin del proceso sedimentario:

  • Rocas o yacimientos detrticos: el depsito se origina de forma fsica, como consecuencia de la prdida de poder de arrastre del agente de transporte, con lo que las partculas transportadas caen al fondo de la cuenca. Se depositan as los materiales sedimentarios (gravas, arenas) y minerales sedimentarios. Un ejemplo de yacimientos de este tipo son los placeres de metales preciosos, como el oro. Rocas o yacimientos qumicos: el depsito se produce por precipitacin de las sales o compuestos qumicos, como consecuencia de una saturacin de las aguas en estas sales o por la accin de barreras geoqumicas (Eh, pH, presencia de electrolitos. Ejemplos de este tipo de yacimientos son las evaporitas (sales, yeso) o las formaciones bandeadas de hierro (BIF).

  • Rocas o yacimientos bioqumicos y orgnicos: la sedimentacin es una acumulacin de restos de organismos (conchas, caparazones, esqueletos, materia vegetal). Las fosforitas y el carbn son ejemplos de este tipo de yacimientos. Todas estas rocas o yacimientos de origen sedimentario presentan caracteres generales comunes: suelen estar estructurados en capas, estn afectados por la deformacin tectnica, y suelen presentar una gran extensin lateral, y en general, una potencia (espesor) limitado.

  • Procesos geolgicos internos o endgenos Los procesos que tienen lugar por debajo de la superficie de nuestro planeta tienen su origen en la liberacin de su calor interno, y se manifiestan en una serie de fenmenos, algunos de los cuales pueden observarse directamente en la superficie, como es el caso del volcanismo. Esta liberacin del calor interno se produce de dos formas: por radiacin (o conduccin) y por conveccin. La radiacin :Es la liberacin del calor transmitido desde zonas calientes a zonas fras, de la misma forma que el extremo exterior de una cuchara sumergida en un lquido caliente termina calentndose: no implica movimiento de materia, solo transmisin del calor. La conveccin es el calor que se transmite en forma de movimiento de lo caliente hacia zonas fras. Ejemplos son la conveccin de aire caliente que se produce desde los radiadores de las habitaciones, y el movimiento que se produce del agua al calentarla en un recipiente

  • De la misma manera, nuestro planeta, cuyo interior se encuentra a altas temperaturas, libera su calor de estas dos formas. Por un lado, emite calor hacia el espacio, con lo que la temperatura superficial es un compromiso entre el calor que el propio planeta libera y el producido por la irradiacin solar, y esta temperatura aumenta con la profundidad (gradiente geotrmico). La conveccin produce un lentsimo movimiento de las rocas de zonas profundas hacia la superficie, que fuerza el movimiento de las rgidas placas litosfricas, lo que conocemos con el nombre de tectnica de placas. La combinacin de estos dos mecanismos (y las interacciones que se producen entre las placas) es responsable de los fenmenos internos del planeta: fenmenos ssmicos (terremotos), fenmenos magmticos (volcanismo, como ms conocido) y fenmenos de transformacin de las rocas al quedar sometidas a altas presiones y/o temperaturas (metamorfismo).

  • Los fenmenos ssmicos no dan origen a rocas ni a yacimientos, pero los otros dos si.El magmatismo incluye los procesos implicados en la gnesis y evolucin de los magmas, es decir, de masas de roca fundida que se originan en regiones profundas del planeta y ascienden, pudiendo llegar hasta la superficie. Estudiaremos con ms detalle este proceso en los temas correspondientes, pero hay una serie de apartados que permiten una subdivisin ms completa de las rocas y yacimientos originados en relacin con este proceso: El origen de los magmas. La formacin del magma obedece a fenmenos complejos, que tienen lugar en regiones profundas de la corteza, o el manto superior

  • Por tanto, su estudio solo se puede abordar desde la experimentacin en laboratorios muy especializados, que permita reproducir las condiciones de alta presin y temperatura responsables de estos procesos. Un aspecto muy importante a considerar es que se originan por fusin incompleta de los materiales correspondientes: no es una fusin total de stas, sino parcial, comenzando por los minerales de punto de fusin ms bajo, y finalizando con los ms reactivos. Esto hace que, en funcin de cual sea el porcentaje de fusin, se puedan obtener a partir de un mismo material madre magmas muy diferentes.

  • La evolucin del magma: una vez formado, y hasta que se consolida completamente por cristalizacin, el magma asciende a travs de la corteza terrestre, sufriendo algunos cambios mineralgicos y qumicos. Entre estos cambios, los ms importantes son la cristalizacin fraccionada (posibilidad de que algunos de los cristales que pueda contener el magma se separen de ste), la asimilacin (digestin parcial de rocas de la corteza por el magma durante su ascenso) y la mezcla de magmas. Estos cambios, por tanto, pueden modificar de forma muy importante la composicin de un magma.

  • La cristalizacin del magma: Al ascender en la corteza el magma se pone en contacto con rocas ms fras, y l mismo se enfra. Al alcanzase las temperaturas de cristalizacin de minerales determinados, stos se forman, disminuyendo la capacidad del magma de ascender: aumenta su viscosidad. Durante el proceso de enfriamiento se forman determinados minerales, en funcin de la termodinmica del fundido, reteniendo determinados elementos (los que pasan a formar parte de esos minerales) y produciendo un enriquecimiento residual en los elementos que no tienen cabida en los minerales formados. As, esta etapa de cristalizacin principal da origen a las rocas plutnicas, cuya mineraloga y textura estarn relacionadas con la historia global del magma

  • Con posterioridad a la cristalizacin principal del magma, los fluidos residuales se liberan y evolucionan entre la zona de cristalizacin y la superficie. Cristalizan all donde se encuentran con condiciones favorables para ello: cuando el enfriamiento del fluido provoca la cristalizacin de determinados minerales, o cuando cambian las condiciones de presin, o de Eh-pH. En ocasiones, estos fluidos llegan a regiones superficiales, dando origen al desarrollo de sistemas geotrmicos.

  • Por otra parte, el magma puede alcanzar la superficie de la corteza, dando origen a los procesos volcnicos. En estas condiciones se pueden dar dos situaciones diferentes: que alcance la superficie continental, en un medio subareo, o que la salida del magma, o erupcin, se produzca bajo el agua del mar, o de lagos... Cuando el enfriamiento es muy brusco, los componentes mayoritarios del magma cristalizarn o se enfriarn formando un vidrio (obsidiana o perlita) o un material escoriceo (pmez), mientras que los voltiles se liberarn a la atmsfera, y se dispersarn. En el segundo caso, los voltiles podrn interaccionar con el agua y sus sales, formando compuestos insolubles de esos elementos (Pb, Zn, Cu, Fe, Hg....) lo que dar origen a yacimientos minerales

  • De esta forma, los procesos magmticos se pueden considerar como un conjunto de procesos muy activos en la formacin de yacimientos, tanto de rocas como de minerales de inters minero. Por contra, el metamorfismo es un proceso que no suele producir transformaciones de inters minero. Algunas excepciones son la transformacin de las calizas en mrmoles, de mayor compacidad y vistosidad que la de las rocas originales, la formacin de serpentinitas, roca tambin con posibilidades ornamentales, o la gnesis de minerales nuevos con aplicaciones industriales, como el granate, la andalucita... Pero en general, el metamorfismo, al ir acompaado de deformacin tectnica, y de removilizacin de componentes voltiles, es un proceso que destruye los yacimientos, ms que generarlos.

  • Todo ello nos lleva a una clasificacin en que prima el criterio gentico, la relacin que se establece entre el proceso geolgico responsable de la formacin de la roca o mineral correspondiente y su producto final. El proceso generador sedimentario La erosin y el transporte Sedimentacin detrtica Sedimentacin qumica y bioqumica Sedimentacin orgnicaEl proceso generador magmtico Plutonismo y subvolcanismo Volcanismo Metasomatismo HidrotermalismoEl papel del metamorfismo

  • Lecturas recomendadas Earth Science Australia. http://www5.50megs.com/esa/mindep/depfile/clas_dep.htm Evans, A.M. (1993). Ore geology and industrial minerals: An introduction. Blackwell Science, 389 pg. Guilbert, J.M.; Park, Ch.F. (1986). The geology of ore deposits. Freeman. 985 pg.

  • Introduccin.-Dentro del ambiente exgeno, uno de los procesos ms im portantes que tienen lugar, debido a la dinmica superficial del planeta, es la erosin, es decir, el desgaste fsico y qu_ mico que sufren las rocas bajo la accin de los agentes at mosfricos. Asociado a este proceso est el de transporte de los productos de la erosin (fragmentos de rocas, minerales, sales) por los mismos agentes que producen los fenmenos de erosin: el agua, el viento. Los procesos erosivos tienen lugar como consecuencia de tres grupos de fenmenos: Los de carcter fsico, ligados a cambios de temperatura, o de estado fsico del agua (cristalizacin de hielo en grietas),Los de tipo qumico (disolucin de minerales, hidrlisis de stos, cristalizacin de sales)Los de tipo biolgico (accin de determinados microorganismos, como las bacterias, lquenes, o de las races de plantas).4.- La erosin y el transporte

  • Como resultado, las rocas de la superficie terrestre, forma das en determinadas condiciones de presin y temperatura, al quedar sometidas a otras muy diferentes reaccionan con el entorno, lo que induce a un desequilibrio. Esto da lugar a su fragmentacin y a la salida de determinados componen tes qumicos, desde su casi totalidad (si se produce su diso lucin), a la lixiviacin o lavado de determinados componen tes, que deja un residuo insoluble enriquecido en determina dos elementos o compuestos. Por su parte, el papel del transporte es tambin importante, ya que en algunos casos, si su accin es mas lenta que la del proceso erosivo, se podr producir la acumulacin in si tu de los productos de la erosin. En otros casos el proceso erosivo puede suponer el desmantelamiento continuo de estos productos. El transporte juega tambin un papel muy importante en la clasificacin de los productos de la erosin, ya que su mayor o menor capacidad de arrastre y reactividad qumica condicionan el que los productos de la erosin sigan o no siendo transportados.

  • Procesos erosivos Como ya se ha indicado, la erosin tiene lugar mediante tres grupos de mecanismos: fsicos, qumicos y biolgicos, que en general se combinan, con mayor o menor importancia de unos u otros en funcin de un factor primordial: el clima, que condiciona a su vez la disponibilidad de agua, de vegetacin, las temperaturas medias, sus oscilaciones. Estos factores influyen en la degradacin a la intemperie de cualquier slido. Por ello, hay climas que favorecen la preservacin de las rocas, y climas bajo los que se produce una muy intensa meteorizacin, as como la rpida descomposicin de cualquier resto orgnico.

  • La meteorizacin fsica agrupa a aquellos procesos o mecanismos que provocan la disgregacin de las rocas, sin afectar a su composicin qumica o mineralgica. Son de naturaleza variada: La accin del cambio de temperatura nocturno/diurno, sobre todo en zonas con fuerte insolacin, provoca efectos de contraccin/extensin trmica de los minerales que producen su rotura. Esta oscilacin trmica es especialmente activa en los vrtices y aristas de bloques de rocas, y es el principal responsable de las forma de "bolos" de los bloques granticos sometidos a la accin de la intemperie.La accin abrasiva de los materiales arrastrados por el agua, el viento o el hielo (glaciares), que golpean o se frotan contra las rocas, favoreciendo su disgregacin mecnica.

  • La accin de helada/deshielo en climas hmedos hace que el agua que se introduce como humedad en las grietas de las rocas (formadas por otros procesos, como la oscilacin trmica, p.ej.) al congelarse genere unas enormes presiones internas, que tienden a acentuar esas fracturas.Del mismo modo, la introduccin de aguas cargadas en sales en esas grietas suele ir acompaada de la cristalizacin de las sales (sulfatos, carbonatos, cloruros) con el mismo efecto de provocar un aumento de la presin en la grieta, que produce su ampliacin.Al irse aproximarse a la superficie de la Tierra, las rocas que han estado sometidas a altas presiones de confinamiento sufren una prdida de carga o descompensacin litosttica, lo que se traduce en la aparicin en las mismas de fracturas por lo general paralelas a la superficie topogrfica.La fracturacin tectnica de las rocas, previa a los procesos erosivos, favorece la meteorizacin de stas.

  • Cada uno de estos procesos se da con mayor o menor im portancia en unas regiones u otras en funcin de su clima tologa, y lo normal es que en cada regin se den varios mecanismos, que pueden ser ms o menos activos en cada caso dependiendo de la poca del ao (variaciones estacio nales). Meteorizacin biolgica Los organismos provocan tambin la meteorizacin de las rocas, en dos vertientes: una biofsica y otra bioqumica. En el apartado biofsico tenemos fundamentalmente la ac cin de las races de rboles y arbustos, que al introducirse en el subsuelo ensanchan las grietas que puedan existir y colaboran en la fracturacin de las rocas. Tambin podemos sealar el papel de algunos animales, sobre todo los que excavan madrigueras, o los organismos costeros que viven sobre las rocas perforando pequeas oquedades, contribu_ yendo de forma muy marcada a la accin erosiva del oleaje. Papel aparte merece la accin erosiva desarrollada por el hombre, que con sus obras, construcciones, etc., provoca tantos y tan variados efectos erosivos.

  • En el apartado bioqumico, las propias races de rboles y plantas actan qumicamente con las rocas, captando cationes y contribuyendo a la alteracin de los minerales. Los lquenes, famosos por su capacidad de colonizar las superficies de todo tipo de rocas, segregan cidos que permiten su fijacin al sustrato rocoso. Por otra parte, los productos metablicos de los organismos que viven sobre las rocas incluyen productos muy agresivos para stas, que favorecen su descomposicin.

  • Meteorizacin qumica Las rocas, al estar formadas por minerales, son sensibles al ataque de los agentes qumicos existentes en la superficie de la Tierra. Por tanto, las posibilidades de la meteorizacin qumica son tan variadas como puedan ser las relaciones que se establezcan entre las propiedades del mineral y la naturaleza del medio ambiente en el que se encuentre. Hay minerales solubles en agua, otros en cidos dbiles, otros en cidos fuertes, otros tienen tendencia a incorporar agua a su estructura, algunos se ven afectados por la luz o por el calor solar, etc. Sin embargo, en lo que se refiere a sus efectos, son en su mayor parte de tres tipos: disolucin, hidrlisis y oxidacin, sin olvidar otros que pueden ser localmente importantes, como la descomposicin trmica.

  • La oxidacin de minerales implica el cambio del estado de valencia de los metales que contiene en presencia de oxgeno libre. El caso ms conocido es el paso del hierro de 2+ a 3+, que afecta a minerales como pirita, olivino, piroxeno, biotita. Esta oxidacin produce adems un aumento de la carga positiva en el mineral, que tiende a compensarse con la entrada de iones hidroxilo (OH-) Esto, unido al mayor tamao inico del Fe3+, desestabiliza la red cristalina del mineral. La oxidacin puede ir acompaada de los procesos que veremos a continuacin. La hidratacin implica la absorcin de molculas de agua y su incorporacin a la estructura cristalina de algunos minerales. Es un proceso que suele implicar un aumento de volumen del mineral, y que en algunos casos puede ser reversible. El mineral hidratado suele tener distinta estructura cristalina que el original, es decir, se produce la formacin de otro mineral. Es el caso, p.ej., de la anhidrita, que por hidratacin se transforma en yeso:

  • CaSO4 + 2 H2O -> CaSO4 2 H2OOtro caso es el de algunos minerales de la arcilla (las denominadas arcillas expandibles, del grupo de la bentonita), capaces de absorber grandes cantidades de agua, lo que puede traducirse en un aumento de su volumen en hasta un 60%, mientras que al perder agua por desecacin se vuelven a contraer. En algunos casos, la repeticin cclica de procesos de hidratacin-deshidratacin, propios de climas estacionales, puede provocar la destruccin de la red cristalina del mineral. La hidrlisis consiste en la descomposicin de los minerales debido a la accin de los hidrogeniones de las aguas cidas. El proceso implica tres pasos: 1) rotura de la estructura del mineral. Debido a su pequeo tamao y a su gran movilidad, los iones H+ se introducen con facilidad en las redes cristalinas,

  • lo que produce la prdida de su neutralidad elctrica; para recuperarla, el cristal tiende a expulsar a los cationes, cuya carga es tambin positiva. Como consecuencia, la estructura cristalina colapsa, y se liberan tambin los aniones. 2) Lavado o lixiviado de una parte de los iones liberados, que son transportados por las aguas fuera de la roca meteorizada. 3) Neoformacin de otros minerales, por la unin de los iones que dan como resultado compuestos insolubles. La intensidad del proceso hidroltico se traduce en el grado de lixiviacin de elementos qumicos y en la formacin de nuevos minerales. Veamos un ejemplo:

  • Un mineral frecuente en las rocas gneas es la ortoclasa. Su hidrlisis produce la prdida de parte de su potasio y de su slice: 3 KAlSi3O8 + H+ -> KAl2(Al,Si3)O10 (OH)2 + 6 SiO2 + 2 K+Es decir, implica la formacin de un filosilicato (illita), slice (en forma de cuarzo o de gel, que puede ser arrastrado por el agua), e iones potasio, que se lixivian con el agua. Ahora bien, cuando el medio es muy rico en H+, se produce tambin la hidrlisis de la illita: KAl2(Al,Si3)O10 (OH)2 + 2 H+ -> 3 Al2Si2O5(OH)4 + 2 K+Es decir, la formacin de caolinita y la liberacin total del potasio contenido en el mineral original. En medios an ms cidos, y a temperaturas ms altas, se llega a producir tambin la hidrlisis de la caolinita, con formacin de hidrxido de aluminio, gibbsita: 3 Al2Si2O5(OH)4 + H+ -> 2 Al(OH)3 + 2 SiO2

  • Otro caso de lixiviacin es el que afecta a los carbonatos, en especial a la calcita: CaCO3 + H2O -> Ca2+ + 2 HCO3-La disolucin implica que determinados componentes qumicos de la roca pasan de formar parte de sta, en forma de un compuesto mineral, a formar iones en disolucin acuosa. Esto afecta sobre todo a los minerales que constituyen compuestos solubles, como la halita (NaCl) o en menor medida, el yeso (CaSO4 2H2O). No hay que olvidar que este proceso implica la disolucin de algunos de los componentes de la roca, pero no de otros, es decir, arrastra (o lixivia) a unos componentes, los ms lbiles, y concentra relativamente a otros en el residuo. En cada caso, dependiendo de la concentracin del mineral que se disuelve, los cambios sern ms o menos importantes.

  • Los procesos de disolucin e hidrlisis se ven favorecidos por factores climticos y ambientales, y en especial por las altas temperaturas de los climas clidos, que favorecen la dinmica de los procesos, y por tanto, la presencia de aniones en el agua que la hacen ms activa qumicamente: caso de los aniones Cl-, SO42-, HCO3-. La presencia en el rea de compuestos "precursores" de estos aniones, como los carbonatos o sulfuros, favorece an ms este hecho. Es el caso, p.ej., de la existencia de yacimientos de sulfuros metlicos.

  • Es importante observar que frente a estos procesos de disolucin y lixiviacin hay elementos que se movilizan con mayor facilidad que otros; hay elementos que entran en disolucin con gran facilidad, mientras que otros tienden a formar geles, menos solubles, o forman rpidamente compuestos muy insolubles, quedando por tanto retenidos en el residuo de la roca. As, los elementos se lixivian por el siguiente orden de mayor a menos facilidad: Na2O>CaO>FeO>MgO>K2O>SiO2>Al2O3mientras que los que tienden a concentrarse en la roca alterada son: H2O>Fe2O3

  • Factores que influyen en la meteorizacin Como hemos visto, son muchos los mecanismos que actan de forma coordinada para producir la meteorizacin. Cada uno precisa de unas condiciones ms o menos importantes para actuar, en forma de una serie de factores condicionantes: el clima, la litologa, la topografa, la actividad biolgica, el tiempo de actuacin y los procesos de transporte. El clima tiene, como ya se ha indicado anteriormente, una influencia fundamental, ya que controla la mayor o menos abundancia de agua (principal agente de la meteorizacin) y de vegetacin. Otro factor asociado es la temperatura y sus oscilaciones. Destaquemos, en lo que se refiere a la meteorizacin qumica, que cada aumento de 10C de la temperatura duplica la velocidad a la que se producen la mayora de las reacciones qumicas.

  • As, el clima ms favorable para los procesos de meteorizacin es el tropical, en el que la abundancia de agua, unido a las altas temperaturas existentes, favorece la mayor parte de los mecanismos erosivos analizados. En climas extremos siempre habr un agente muy predominante: en climas muy fros sern los propios del arrastre por el hielo (accin de los glaciares), en los muy secos y clidos, la accin del sol, etc.

  • La litologa tiene una influencia decisiva sobre determinados mecanismos. Hay rocas, como las cuarcitas, que por su estabilidad qumica apenas son afectadas por los procesos de meteorizacin qumica, y por su dureza, tampoco por los de tipo fsico; por eso, normalmente aparecen formando altos topogrficos. Otras presentan distintas caractersticas en funcin del clima. Los granitos se alteran con gran facilidad en climas clidos por la hidrlisis de sus feldespatos, mientras que en climas fros y secos resisten bien los efectos de la meteorizacin. De igual manera, las calizas necesitan climas clidos y hmedos para que se produzca su disolucin. Una observacin importante es que en las rocas gneas la estabilidad de los minerales que las forman (Serie de Goldich) es contraria al orden en que se forman, definido por la denominada Serie de Bowen.

  • Factores asociados al litolgico son la porosidad y permeabilidad que pueda presentar la roca, y su mayor o menos grado de fracturacin tectnica, que favorecen la infiltracin de aguas superficiales, favoreciendo a su vez los procesos de meteorizacin qumica y/o biolgica. La topografa, o las formas locales del relieve, pueden afectar a algunos de los mecanismos activos de erosin: por ejemplo, las laderas de solana sufren procesos distintos que los de las de umbra. En las primeras los veranos sern favorecedores de los procesos que implican la insolacin, mientras que en las segundas durante los inviernos la accin del hielo podr ser un agente erosivo importante. Tambin el hecho de que exista una pendiente favorece procesos distintos a los propios de las planicies; en las primeras el agua discurre arrastrando los iones, mientras que en las segundas se produce un contacto ms continuado entre el agua cargada de sales y las rocas. As, por ejemplo la laterizacin requiere un relieve muy suave.

  • La actividad biolgica afecta tambin a los mecanismos de meteorizacin activos. En trminos generales, la presencia de una cubierta vegetal continua favorece los procesos de meteorizacin qumica, mientras que la ausencia de sta favorece los de tipo fsico. El tiempo favorece los procesos de meteorizacin, en general: todos estos procesos son de carcter lento, con lo que cuanto ms tiempo queden sometidas las rocas a la accin de la intemperie, mayor facilidad tendrn los procesos erosivos para actuar. As, si las rocas que albergan un depsito mineral son rpidamente cubiertas por otras (p.ej., sedimentarias o volcnicas), ste ser preservado de los procesos erosivos. En este sentido, la tectnica regional puede jugar un importante papel.

  • Procesos de transporte Como hemos visto, la accin de los mecanismos erosivos, fsicos y qumicos, tiende a dar origen a tres tipos de productos: fragmentos de minerales o rocas (que reciben el nombre de clastos), geles e iones en disolucin. El transporte se lleva a cabo de tres formas: como iones en solucin, como suspensiones coloidales, o como carga en fondo. Los iones viajan en solucin, y para que se produzca su precipitacin qumica han de quedar sometidas a condiciones especficas producto de solubilidad (kps), o de sobresaturacin, como las que ocurren en las salinas. Otra posibilidad es que los aniones y cationes sean fijados por organismos para construir sus caparazones, como es el caso de muchos moluscos, algunas algas microscpicas (diatomeas), u otros microorganismos, que fijan el carbonato clcico de las aguas. Tambin es posible que la mezcla con otros fluidos produzca la precipitacin de determinados compuestos. Por ejemplo, en relacin con las emisiones volcnicas submarinas se produce la salida de abundantes metales pesados y formas qumicas del azufre, provocando la precipitacin de sulfuros de esos metales.

  • En suspensin se transportan las partculas ms pequeas, y los geles, mientras que como carga en fondo se transportan los clastos de mayor tamao. A su vez, dentro de esta ltima modalidad existen tres posibilidades: saltacin, rodadura o arrastre. El hecho de que las partculas fsicas sean transportadas de una u otra forma depende en primer lugar de la velocidad de la corriente (cuanto mayor sea sta, mayor ser el tamao medio de las partculas transportadas por cada modalidad). Otros factores que influyen son el tamao de las partculas, su densidad y su forma: a igualdad de tamao las ms densas sern transportadas con mayor dificultad, mientras que la forma influye sobre todo en el mecanismo de transporte activo: las ms redondeadas tendern a rodar, y las menos, a ser arrastradas, o a saltar (ver figura )

  • El depsito de las partculas se produce cuando la corriente pierde energa, o lo que es lo mismo, velocidad. Primero dejar de ser transportada la carga en fondo, y cuando la energa sea muy baja, es decir, en aguas mansas o al cesar el viento, se depositar tambin la carga en suspensin. Tambin en estas condiciones de baja energa de transporte, y sobre todo si se producen cambios en la fisico-qumica de las aguas de transporte (como suele ocurrir en la desembocadura en un mar o lago) se produce la floculacin de los geles, constituidos normalmente por partculas arcillosas. Lecturas recomendadas Collison, J.D.; Thompson, D.B. (1989). Sedimentary structures. Unwin & Hyman. 207. Macdonald, E.H. (1983). Alluvial mining: The geology, technology and economics of placers. Chapman & Hall. 508 pg. Tucker, M.E. (1991). Sedimentary petrology. Backwell Science. 260 pg.

  • 5.- Productos de la meteorizacin

    Hemos visto a lo largo del tema anterior como se produce la meteorizacin, y cuales son sus principales productos: los clastos, geles e iones, que son transportados hacia los medios de depsito. Pero hay minerales y rocas que son producto de estos procesos, producindose una acumulacin in situ caracterstica. Los ms extendidos son los regolitos y suelos, las lateritas y bauxitas, y los gossans. Tambin nos vamos a referir dentro de esta tema a los procesos de degradacin de la piedra natural, lo que recibe el nombre genrico de "mal de la piedra". Regolitos y suelos La accin de los agentes atmosfricos sobre las rocas existentes en la superficie del planeta produce unos cambios en su naturaleza cuyo alcance hemos visto en el tema anterior.

  • El resultado es la formacin de un manto ms o menos continuo de materiales intensamente alterados, de espesor variable y caracteres que dependen en el detalle de diversos factores, entre los que los ms importantes son la naturaleza de la roca original y el clima existente en la regin. Denominamos regolito al conjunto de materiales producto directo de la meteorizacin de un sustrato. Se trata de un conjunto de materiales relativamente homogneo, formado por los fragmentos de la roca original, y de minerales neoformados durante el proceso (arcillas, carbonatos). Por su parte, recibe el nombre de suelo este mismo conjunto cuando aparece estructurado, es decir, dividido en una serie de bandas u horizontes, que se originan durante la evolucin geolgica y biolgica del regolito.

  • Esta diferencia explica el que al "suelo" de otros planetas, como el de nuestro satlite, la Luna, no se le denomine as, sino regolito: se trata de una acumulacin no estructurada de polvo csmico y de materiales procedentes de la trituracin de rocas de la superficie planetaria como resultado del impacto de meteoritos. Los regolitos y suelos estn formados por componentes slidos, lquidos y gaseosos, adems de un importante componente orgnico. Los componentes slidos son los fragmentos de rocas y minerales procedentes de la meteorizacin. Los lquidos, el agua de infiltracin, ms o menos cargada de sales en disolucin. Los gaseosos corresponden a aire atrapado en los poros del componente slido, ms o menos oxigenado cuanto mejor sea la porosidad del material. La materia orgnica corresponde a restos de la descomposicin de organismos (vegetales y animales), ms o menos transformada en cidos hmicos, pero tambin materia viva: races de plantes, y microflora bacteriana saproftica

  • El suelo se utiliza con fines agrcolas, ganaderos y como reserva forestal; son muy importantes las modificaciones debidas al uso urbano de ste. Las actividades industriales, urbanas, agrcolas y ganaderas implican la existencia de residuos txicos o desechos peligrosos para los suelos y el agua. Los responsables de las explotaciones industriales, ganaderas y agrarias deben asegurar un tratamiento de desechos en los lugares adecuados a fin de degradar en el menor grado posible su valor ecolgico y permitir su utilizacin posterior.

  • Perfil del suelo Como ya hemos referido, cuando un regolito aparece estructurado recibe el nombre de suelo. Salvo en situaciones muy concretas, o en regolitos muy recientes, normalmente esta estructuracin aparece desarrollada al menos en sus trminos bsicos. Es decir, que cuando observamos este manto de alteracin existente bajo la superficie de cualquier punto de nuestro planeta, podemos ver que est formado por una serie de capas u horizontes, distribuidos de forma aproximadamente paralela a la superficie topogrfica. Se pueden diferenciar tres horizontes principales, que se designan como A, B y C.

  • El horizonte A es el ms superficial, y se caracteriza por su color oscuro, debido a la presencia en el mismo de abundante materia orgnica. Adems, es el ms intensamente afectado por los procesos de disolucin, que arrastran sus iones hacia horizontes ms profundos, por lo que se le conoce tambin como horizonte de lixiviacin o de lavado. El horizonte B recibe tambin el nombre de horizonte de acumulacin, porque en l se produce el depsito de iones procedentes del lavado del A. Se caracteriza por la abundancia de componentes minerales, que pueden ser tanto arcillas, producto de la meteorizacin de la roca, como sales precipitadas: carbonato clcico e hidrxidos de hierro son los ms comunes.

  • El horizonte C es el formado directamente sobre la roca, por lo que est constituido mayoritariamente por fragmentos ms o menos alterados y estructurados de sta. El proceso de formacin del suelo recibe el nombre de edafognesis. El proceso comienza con la formacin de un regolito, sobre el que se implanta la vegetacin y se produce la vida y muerte de animales y plantas. La acumulacin de esta materia orgnica, y los procesos de lavado superficial producen la diferenciacin de un suelo AC. Con el tiempo se llegan a desarrollar los procesos de transporte y meteorizacin avanzada que dan origen al horizonte de acumulacin (B), formndose el caracterstico suelo completo ABC (ver figura).

  • Clasificacin de los suelos La naturaleza de un suelo depende de gran nmero de factores, que se conjugan para dar origen a distintos tipos, que pueden clasificarse de maneras muy diversas. Una clasificacin bsica es la que divide los suelos en dos grandes grupos: zonales y azonales. Los suelos zonales son suelos maduros, en cuya evolucin juega un papel primordial el clima, con el que se encuentran en equilibrio. Es por ello que su distribucin geogrfica suele presentar un carcter regional, en respuesta a la distribucin de la vegetacin y las regiones climticas. Pertenecen a esta categora, entre otros:

  • Suelos en zonas polares. Las bajas temperaturas reinantes en estas zonas hacen que la meteorizacin qumica sea poco activa. La mayor parte del suelo se encuentra permanentemente helado (permafrost) y slo la parte superficial del mismo (mollisuelo) llega a deshelarse durante el verano. En este ltimo, los hielos y deshielos provocan deslizamientos de partculas, que unido a la existencia del permafrost a partir de los dos o tres metros de profundidad, impiden la formacin de los diferentes horizontes edficos. Adems, en determinadas zonas el permafrost presenta hidratos de gas (los denominados clatratos), que constituyen un posible recurso geolgico para la obtencin de metano.

  • Suelos de latitudes medias clidas. Son propios de regiones de clima mediterrneo, y pueden ser de varios subtipos: suelos pardos mediterrneos, con un horizonte A decolorado y horizonte B rico en arcilla y de color pardo rojizo; suelos rojos mediterrneos, tpicos de condiciones ms ridas, y con un horizonte B de color rojizo; costras calcreas o caliches, propios de regiones ridas o semiridas, sin horizonte A y con un horizonte B formado por una costra o escudo de carbonato clcico. Suelos de latitudes medias fras. En estas regiones se forman los suelos de tipo podsol, con un horizonte B que incluye un nivel oscuro de acumulacin de humus y xidos de hierro. En regiones algo menos fras se forman las tierras pardas, con un caracterstico horizonte B de color pardo.

  • Suelos de latitudes bajas. En climas tropicales muy hmedos, con gran intensidad y larga duracin de la meteorizacin qumica, se forman suelos con un horizonte B de gran espesor, muy compactos y resistentes, y enriquecidos en xidos de hierro y aluminio: las lateritas y bauxitas que veremos a continuacin. Los suelos azonales son suelos cuya gnesis est condicionada principalmente por un factor particular distinto al climtico, y que puede ser el litolgico o el topogrfico. Entre los condicionados por la litologa de la roca subyacente se encuentran la rendzina, un suelo oscuro que se desarrolla sobre calizas; el ranker, similar al anterior pero formado sobre rocas silicatadas, como el granito o la pizarra, o el chernozem, formado sobre el loess, y caracterizado por un horizonte A de gran espesor.

  • Entre los condicionados por la topografa se encuentran los suelos hidromorfos o gleys, propios de zonas encharcadas, o los suelos aluviales, que se forman sobre los sedimentos de las llanuras de inundacin de los ros. Paleosuelos Son suelos formados en un pasado geolgico, que se han preservado de la accin erosiva por parte de los agentes externos y han quedado fosilizados dentro de una secuencia sedimentaria. Al tratarse de la parte ms superficial y alterada del sustrato rocoso, los suelos son susceptibles de ser erosionados, lo que dificulta su presencia en el registro geolgico. Los suelos que con ms facilidad pueden conservarse, son aquellos que presentan un perfil con niveles resistentes (lateritas, costras calcreas, etc.); aunque en ciertas condiciones suelos poco resistentes pueden tambin llegar a conservarse.