1 - Concepto y origen de los yacimientos mineralesIntroduccin Concepto de Yacimiento Mineral Conceptos bsicos Mena Ganga Subproductos Reservas Recursos Ley media Ley de corte Factor de concentracin Origen de los yacimientos minerales Procesos gneos Plutonismo Volcanismo Procesos pegmatticos Procesos neumatolticos e hidrotermales Procesos exgenos o superficiales Erosin Transporte Sedimentacin detrtica Sedimentacin qumica Sedimentacin orgnica Sedimentacin asociada a volcanismo

Procesos metamrficos

1.- Concepto y origen de los yacimientos mineralesIntroduccin Los elementos qumicos que componen nuestro planeta estn distribuidos de una forma que a grandes rasgos es muy regular, ya que depende de dos grandes factores:

Su abundancia en cada una de las capas que componen el planeta, La naturaleza y composicin de las rocas presentes en cada sector concreto que analicemos.

Sobre la base de los datos conocidos sobre la naturaleza y composicin geoqumica, mineralgica y petrolgica de las diferentes capas en que est dividido nuestro planeta, la composicin es simple y homognea en la zona ms profunda (ncleo), e intermedia en el manto, mientras que la capa ms superficial (la corteza) presenta una composicin ms compleja y heterognea. Esto ltimo se debe a su vez a dos factores: El hecho de que la diferenciacin planetaria haya producido un enriquecimiento relativo de esta capa en los elementos ms ligeros, que no tienen cabida en los minerales que componen el manto, que son de composicin relativamente simple: fundamentalmente silicatos de Mg y Fe. Eso hace que con respecto al manto, la corteza slo est empobrecida en elementos como Fe y Mg (en lo que se refiere a elementos mayoritarios) y Ni, Cr, Pt, en lo que se refiere a minoritarios o trazas. o La mayor complejidad de los procesos geolgicos que operan en la corteza producen fenmenos muy variados de enriquecimiento o empobrecimiento de carcter local, que afectan a la concentracin de los distintos elementos qumicos de diferentes maneras.o

De esta manera, podemos entender a la corteza como aquel segmento de nuestro planeta en el que se rompe la homogeneidad de la distribucin de los elementos que encontramos en capas ms profundas. Por ejemplo, a pesar de que existan algunas variaciones composicionales en el manto, stas son insignificantes con respecto a la altsima variabilidad que observamos en la corteza. As, en sta podemos observar rocas gneas que independientemente de su lugar de origen (manto astenosfrico, manto litosfrico, corteza) van desde composiciones peridotticas hasta las granticas. Es en la corteza donde, adems, encontraremos las rocas sedimentarias y metamrficas. Los procesos que llevan a la diferenciacin de un magma, o a la formacin de una roca sedimentaria o metamrfica implican en ocasiones transformaciones profundas qumico-mineralgicas. Es durante el curso de esos procesos que algunos elementos o minerales pueden concentrarse selectivamente, muy por encima de sus valores "normales" para un tipo determinado de roca, dando origen concentraciones "anmalas" que de aqu en adelante denominaremos "yacimientos minerales".

El carcter "anmalo" de estas concentraciones hace que los yacimientos constituyan singularidades en la corteza terrestre. Es muy importante considerar el aspecto geoqumico del concepto: todos los elementos qumicos estn distribuidos en la corteza de forma muy amplia, aunque en general su concentracin en las rocas es demasiado baja como para permitir que su extraccin de las rocas resulte rentable. Como hemos explicado, su concentracin para dar lugar a un yacimiento mineral se produce como consecuencia de algn proceso geolgico (gneo, sedimentario o metamrfico) que provoca la concentracin del elemento. Por ejemplo, el oro que se encuentra concentrado en los yacimientos sedimentarios de tipo placer puede proceder del oro diseminado en reas de gran extensin regional. En esas reas el oro estar presente en las rocas, pero en concentraciones demasiado bajas como para poder ser extrado con una rentabilidad econmica. Sin embargo, el proceso sedimentario produce su concentracin en los aluviones o en playas, posibilitando en algunos casos su extraccin econmica. En definitiva, para que un elemento sea explotable en un yacimiento mineral, su concentracin debe ser muy superior a su concentracin media (clark) en la corteza terrestre. El otro factor importante a considerar es el econmico: esas concentraciones podrn ser o no de inters econmico, lo que delimita el concepto de Yacimiento explotable o no explotable, en funcin de factores muy variados, entre los que a primera vista destacan algunos como el valor econmico del mineral o minerales extrados, su concentracin o ley, el volumen de las reservas, la mayor o menos proximidad de puntos de consumo, la evolucin previsible del mercado, etc., factores algunos fcilmente identificables, mientras que otros son casi imposibles de conocer de antemano. Esta conjuncin de factores geolgicos y econmicos hace que el estudio de los yacimientos minerales sea una cuestin compleja y problemtica, en la que hay que conjugar la labor de especialistas de distintos campos, ya que incluye desde las cuestiones que afectan a la prospeccin o bsqueda de estas concentraciones, su evaluacin, el diseo y seguimiento de su explotacin minera, el estudio de la viabilidad econmica de la explotacin, el anlisis del mercado previsible para nuestro producto, hasta factores polticos (estabilidad econmica y social de un pas) o cuestiones medioambientales, como la recuperacin de los espacios afectados por esta actividad. El trmino de yacimiento mineral se he venido utilizando tradicionalmente para referirnos nicamente a los yacimientos de minerales metlicos, que se emplean para obtener una mena, de la que se extrae un metal. Es el caso, por ejemplo, del cinabrio, que se explota para la extraccin del mercurio. No obstante, el auge de las explotaciones de minerales y rocas industriales, y la similitud de los procesos que dan origen a los yacimientos metlicos y de rocas y minerales industriales hacen que esta precisin no tenga ya sentido. De esta forma, en este temario se va a abordar de forma integral el estudio de ambos.

Conceptos bsicos

Cuando hablamos de Yacimientos Minerales, hay una serie de conceptos que tienen una gran importancia, ya sea en los aspectos geolgicos-geoqumicos, o en los econmicos. Los ms importantes son los siguientes: Mena: Es el mineral cuya explotacin presenta inters. En general, es un trmino que se refiere a minerales metlicos y que designa al mineral del que se extrae el elemento qumico de inters (Cu de la calcopirita, Hg del cinabrio, Sn de la casiterita, entre muchos ejemplos posibles). En este caso de los minerales metlicos, se requiere un tratamiento de la mena, que en general comprende dos etapas: el tratamiento mineralrgico y el metalrgico (ver ms abajo). Ganga: Comprende a los minerales que acompaan a la mena, pero que no presentan inters minero en el momento de la explotacin. Ejemplos frecuentes en minera metlica son el cuarzo y la calcita. Conviene resaltar que minerales considerados como ganga en determinados momentos se han transformado en menas al conocerse alguna aplicacin nueva para los mismos. Reservas: Cantidad (masa o volumen) de mineral susceptible de ser explotado. Depende de un gran nmero de factores: ley media, ley de corte (ver ms abajo), y de las condiciones tcnicas, medioambientales y de mercado existentes en el momento de llevar a cabo la explotacin. Se complementa con el concepto de Recurso, que es la cantidad total de mineral existente en la zona, incluyendo el que no podr ser explotado por su baja concentracin o ley. Ver ms detalles pulsando aqu. Ley media: Es la concentracin que presenta el elemento qumico de inters minero en el yacimiento. Se expresa como tantos por ciento, o como gramos por tonelada (g/t) (equivale a partes por milln, ppm) u onzas por tonelada (oz/t). Ley de corte o cut-off: Es la concentracin mnima que debe tener un elemento en un yacimiento para ser explotable, es decir, la concentracin que hace posible pagar los costes de su extraccin, tratamiento y comercializacin. Es un factor que depende a su vez de otros factores, que pueden no tener nada que ver con la naturaleza del yacimiento, como por ejemplo pueden ser su proximidad o lejana a vas de transporte, avances tecnolgicos en la extraccin, etc. Factor de concentracin: Es el grado de enriquecimiento que tiene que presentar un elemento con respecto a su concentracin normal para que resulte explotable, es decir: Ley de corte Fc = -------------------Clark As, por ejemplo, el oro se encuentra en las rocas de la corteza en una proporcin media o clark de 0.004 ppm, mientras que en los yacimientos de la cuenca de Witwatersrand (RSA) su ley de corte es de 7 g/t (1.750 veces mayor). La figura muestra los factores de concentracin de una serie de elementos, y se

aprecia como para elementos escasos este valor es mucho ms alto que para los elementos ms comunes, ms abundantes en el conjunto de la corteza. Todo uno: Mezcla de ganga y mena que extrae de la mina o cantera, con un contenido o ley determinado, que hay que saber previamente (investigacin de pre-explotacin) y confirmar tras la explotacin. Todo uno marginal: Aquel producto de la explotacin que tiene contenidos ligeramente por debajo de la ley de corte, y que no se suele acumular conjuntamente con el estril, o bien para procesar mediante tratamientos de bajo coste, o en previsin de que los precios del producto suban y puedan aprovecharse como reservas. Estril: Corresponde a las rocas que no contienen mineral o lo contienen en cantidades muy por debajo de la ley de corte. No suele corresponder con la ganga, que como se indica antes, son los minerales acompaantes de la mena. Subproductos (o by-products): Suelen ser minerales de inters econmico, pero que no son el objeto principal de la explotacin, si bien aumentan el valor econmico de la produccin: por ejemplo, el Cd o el Hg contenido en yacimientos de sulfuros con altos contenidos en esfalerita, o el manganeso contenido en los prfidos cuprferos. Explotacin minera: Es el proceso o conjunto de procesos por el cual o cuales extraemos un material natural terrestre del que podemos obtener un beneficio econmico: puede ser desde agua, hasta diamantes, por ejemplo. Se lleva a cabo mediante pozos (caso del agua o del petrleo, entre otros), en minas, subterrneas o a cielo abierto, o en canteras. Metalurgia extractiva: Es el proceso o conjunto de procesos, propios de la minera metlica, que permiten obtener el elemento de inters a partir del todo-uno de mina o cantera. Implica o puede implicar una serie de procesos: Lavado o concentracin. Proceso o conjunto de procesos por el cual o cuales se separan la mena y la ganga. Pueden ser de carcter fsico: por ejemplo, separacin de la magnetita por medio de electroimanes; o de carcter fsicoqumico: por ejemplo, flotacin de los sulfuros. Metalurgia: Proceso o conjunto de procesos por el cual se extrae el metal correspondiente de un mineral metlico. Puede ser por tostacin (caso de los sulfuros: HgS + calor + O2 -> Hg + SO2) denominndose entonces pirometalurgia, o por va hmeda (CuCO3 + H2SO4 -> CuSO4(soluble); a su vez el CuSO4 se descompone electrolticamente: CuSO4 + en.el. -> Cu + SOx); este tipo se denomina hidrometalurgia; otra posibilidad es confiar este proceso a la accin de bacterias, y se denomina entonces biometalurgia.

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Otros procesos post-mineros: El producto minero, tal como sale de cantera o de la planta de mineralurgia, si no es de carcter metlico, a menudo necesita otros tratamientos antes de ser aprovechable: por ejemplo el petrleo necesita el refino; las rocas industriales necesitan corte y tratamientos superficiales de la superficie de corte; expansin trmica de perlita o vermiculita para obtener ridos ligeros, calcinacin de la caliza para obtener cal (CaCO3 + calor -> CaO + CO2), entre muchos otros.

Origen 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: 1. 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, 2. 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.

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.

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.

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 (19051980). 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 clasificacinIntroduccin Procesos geolgicos externos o exgenos Procesos geolgicos internos o endgenos Lecturas recomendadas

3.- Los yacimientos minerales: bases para una clasificacinIntroduccin 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:

1. 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. 2. 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 depsito, 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. En la conveccin el calor 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). Por otra parte, 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 orgnica El proceso generador magmtico Plutonismo y subvolcanismo Volcanismo Metasomatismo Hidrotermalismo El 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.

11.- Rocas y yacimientos ligados a volcanismoFenmenos volcnicos Variabilidad composicional Localizacin de las erupciones Tipologa de las erupciones volcnicas Estructuras volcnicas Tipologa de los productos eruptivos Clasificacin de las rocas volcnicas Aplicaciones de las rocas volcnicas Yacimientos minerales relacionados con el volcanismo Yacimientos de tipo Kuroko Otros yacimientos de filiacin volcnica Yacimientos de mercurio de Almadn Formaciones bandeadas de hierro Yacimientos de xidos de manganeso Los yacimientos de magnetita de El Laco (Chile) Lecturas recomendadas Pginas web relacionadas con volcanismo

11.- Rocas y yacimientos ligados a volcanismoEl volcanismo incluye en el detalle una gran variedad de procesos, en funcin de la naturaleza del magma que llega a la superficie, de la forma en que es extrudo a la superficie, de los voltiles que acompaan a la roca, as como del hecho de que el proceso se produzca en un medio subareo o subacutico. Esto da origen a la gran variedad de rocas y yacimientos minerales que encontramos asociados a los procesos volcnicos. Fenmenos volcnicos El volcanismo es la manifestacin en superficie de los procesos magmticos. El principal fenmeno volcnico es la erupcin, es decir, la salida a la superficie del planeta del magma Hay una gran variedad de factores que controlan la salida: unos son propios de la composicin del magma; otros son externos a la naturaleza del magma: tipo de accidente por el que se produce la salida del magma, carcter subareo o submarino de la erupcin, etc. Todo ello condiciona la naturaleza del proceso eruptivo, as como de las rocas que se forman durante ste. Variabilidad composicional La composicin del magma que alcanza la superficie condiciona el proceso eruptivo de diferentes formas:

El mayor o menor contenido en slice (es decir, que el magma sea de tendencia flsica o mfica) condiciona su viscosidad: los magmas flsicos son siempre ms viscosos que los mficos, debido a que en ellos se originan minerales de estructura ms compleja que en los bsicos. A su vez, los magmas menos viscosos suelen dar origen a erupciones tranquilas, con flujo de lava continuo, no acompaado de emisiones violentas, mientras que los ms viscosos suelen dar lugar a erupciones mucho ms violentas, debido a la dificultad del magma para fluir produce interrupciones del flujo de la lava que se resuelven de forma explosiva. El contenido en voltiles tambin condiciona la violencia de las erupciones. Los magmas ricos en voltiles dan origen a procesos eruptivos violentos, debido a que su liberacin provoca este tipo de fenmenos. Las rocas resultantes de estos procesos suelen ser muy vesiculares, tipo pmez.

En definitiva, estos dos factores controlan la mayor o menor explosividad del volcanismo, que se traduce en la formacin de distintos tipos texturales: rocas compactas, resultado de la cristalizacin de lavas, y rocas fragmentarias (piroclsticas), resultado de la acumulacin de material explosivo (ver figura). Por otra parte, la propia composicin del magma da origen a distintas litologas, formadas por asociaciones minerales diferentes, lo que permite una clasificacin de las rocas volcnicas equivalente a la de las rocas plutnicas. Localizacin de las erupciones La localizacin espacial, tectnica y/o geogrfica, del volcanismo es tambin un factor condicionante del tipo de erupcin:

Las erupciones se pueden localizar a lo largo de importantes accidentes tectnicos: fallas, lo que da origen al denominado volcanismo fisural, alineado a lo largo de esos accidentes. Por el contrario, el volcanismo central no muestra esta distribucin, ya que su relacin con accidentes tectnicos es menos estrecha. Por otra parte, el volcanismo puede tener lugar en medio subareo o en medio submarino. El primer caso da origen a aparatos volcnicos muy bien estructurados, pero que no suelen preservarse, pues son destruidos por la accin de la erosin. Por su parte, el volcanismo submarino no suele originar estos edificios volcnicos vistosos, sino estructuras caractersticas, como las lavas almohadilladas (pillow-lavas). En cualquier caso, la acumulacin de lavas puede dar lugar a islas ocenicas, cuya elevacin sobre el nivel del fondo marino puede alcanzar ms de 10 Km., como es el caso de las islas Hawai o las Canarias. Menos comn es el volcanismo bajo casquetes polares, o bajo glaciares, que origina la fusin del hielo suprayacente (ver un caso real). Un tipo especial de volcanismo tiene lugar cuando el magma alcanza niveles muy superficiales, encajando en sedimentos empapados en agua. En este caso, el magma llega a vaporizar el agua, produciendo unas caractersticas erupciones ultraexplosivas: el denominado volcanismo freatomagmtico.

Tipologa de las erupciones volcnicas En funcin de todos estos factores, el volcanismo tiene lugar de formas muy diferentes, que se clasifican de acuerdo con su semejanza con erupciones histricas:

Hawaiano: es el volcanismo ms tranquilo, caracterizado por le emisin de lavas muy fluidas, pobres en gases y de composicin mfica: es tpico de los basaltos de islas ocenicas, como por ejemplo, los de las islas Hawai, de donde toma el nombre. Los edificios volcnicos a que da origen son de tipo "en escudo", de gran extensin areal y escasa altura, debido a que la lava fluye hasta grandes distancias respecto al punto de emisin. Uno de los volcanes hawaianos ms caractersticos es el Kilauea. Estromboliano: en este caso los magmas son tambin muy fluidos, pero van acompaados de un alto contenido en gases, que favorece la actividad explosiva intermitente, alternando con periodos de emisin tranquila de lavas. Los edificios volcnicos caractersticos son de tipo cono compuesto o estrato-volcn, en el que alternan capas de lavas y de piroclastos. El nombre alude al volcn de Estrmboli, en la isla italiana del mismo nombre. Ver un esquema. Pliniano: Caracterstico de magmas viscosos y ricos en gases, lo que hace que estos ltimos presenten una alta resistencia a quedar liberados, hasta un punto de sobrepresin interna que recibe el nombre de nivel de fragmentacin, en el que se produce la ruptura de la roca en pequeos fragmentos (piroclastos). Como consecuencia se producen erupciones muy violentas, acompaadas de altas columnas eruptivas, que se organizan en edificios volcnicos de tipo cono de cenizas, acumulaciones escarpadas de material piroclstico que no suelen alcanzar tamaos importantes. El nombre alude a la descripcin de Plinio el Viejo de la erupcin del Vesubio que arras Pompeya y Herculano, y que le mat.

Vulcaniano: Es un proceso eruptivo muy similar al anterior, caracterizado por la periodicidad de las erupciones. Se produce con magmas muy viscosos, que solidifican rpidamente, taponando el conducto volcnico, con lo cual las erupciones han de comenzar rompiendo estos tapones. Toma el nombre del volcn Vulcano, en las islas Eolias (Italia). Peleano: Cuando los magmas viscosos llegan a formar pitones (agujas) que ascienden por la presin de la lava ascendente, la fracturacin de estos pitones permite la salida de las denominadas nubes ardientes, grandes coladas piroclsticas que arrasan el entorno del aparato volcnico. En otros casos pueden llegar a producirse gigantescas explosiones que destruyen completamente el edificio volcnico. Recibe el nombre de la erupcin del Mont Pelee, en la isla de La Martinica, que en el ao 1908 arras la ciudad de San Pedro. Freatomagmtico o hidromagmtico: las erupciones freatomagmticas son consecuencia, como ya hemos visto, de la interaccin entre el magma y un acufero. Se produce as gigantescas explosiones subterrneas, que dejan en superficie su traza en forma de una zona deprimida rodeada de un anillo de materiales proyectados por la explosin; estos edificios caractersticos reciben el nombre de maares. Ver un esquema.

Estructuras volcnicas En los edificios volcnicos podemos encontrar toda una gama de estructuras, que resultan caractersticas de determinados ambientes o procesos. Entre ellas podemos destacar las siguientes:

Estructuras de enfriamiento superficial: las lavas subareas, al enfriarse en contacto con el aire, tienden a arrugarse dando formas caractersticas, que reciben distintos nombres en funcin de su aspecto: lavas cordadas, pahoehoe, aa. Disyuncin columnar: Como consecuencia del proceso de enfriamiento, a menudo las coladas de lava masivas de cierta potencia se fracturan en columnas verticales de seccin subhexagonal. Lavas almohadilladas: son exclusivas del volcanismo submarino, y consisten en tubos de lava similares a almohadas. Estas se producen por el flujo de la lava a partir de puntos de rotura de las canalizaciones.

Tipologa de los productos eruptivos En funcin de todas estas caractersticas, los materiales que se acumulan como resultado de la actividad volcnica pueden ser de los siguientes tipos:

Rocas porfdicas: la solidificacin de lavas suele dar lugar a rocas porfdicas, formadas por fenocristales de naturaleza variada (cuarzo, feldespato potsico y biotita en las riolitas; plagioclasa y anfbol o piroxeno en las andesitas; olivino, piroxeno y plagioclasa en los basaltos), en una matriz criptocristalina o vtrea. Obsidiana: es una roca fundamentalmente vtrea, aunque puede contener algunos fenocristales. Perlita: es una roca volcnica vtrea en la cual se desarrollan fracturas curvas a subcirculares, que aslan ncleos de vidrio intacto.

Pmez: roca extremadamente rica en vacuolas, como consecuencia de la liberacin de gases. Como estas rocas se forman como consecuencia de procesos explosivos, suelen formar acumulaciones escoriceas, caticas. Bloques y bombas: son tambin productos de erupciones explosivas, de dimetro superior a 64 mm. Se diferencian en que los bloques son de formas angulosas, debido a que son expulsados por el volcn en estado slido, mientras que las bombas suelen presentar morfologa fusiforme, que adoptan durante el vuelo. Tambin pueden presentar una morfologa tipo "hogazas de pan".

Lapilli: es otro piroclasto, de tamao medio comprendido entre 64 y 2 mm. Suele estar formado por fragmentos de la propia roca volcnica, porfdicos o vtreos.

Cenizas volcnicas: son los piroclastos de grano ms fino, de dimetro medio inferior a 2 mm.

A su vez, los materiales piroclsticos pueden originarse como consecuencia de dos mecanismos: por evolucin de nubes ardientes (coladas u oleadas piroclsticas), o por colapso de la columna eruptiva (piroclastos de cada). Los primeros suelen ser masivos, a menudos soldados, finamente laminados, y de depositan preferentemente en zonas de topografa deprimida, mientras que los segundos suelen ser materiales suelos, caticos, sin laminacin clara, y se depositan en estratos perfectamente paralelos a la topografa. Algunos ejemplos de la zona volcnica de Cabo de Gata: pulse aqu. Clasificacin de las rocas volcnicas Las rocas volcnicas se clasifican en primer lugar en funcin de su tipologa: rocas piroclsticas, lvicas, pumticas (pmez), obsidiana A su vez, existe una clasificacin granulomtrica para las rocas piroclsticas (explicitada bsicamente en el punto anterior: diferencia entre bombas y bloques, lapilli y cenizas volcnicas), y una clasificacin de base mineralgica para las rocas porfdicas. La clasificacin mineralgica de las rocas porfdicas es similar a la que ya hemos visto para las rocas plutnicas: se basa en el clculo de los parmetros QAPF (M no suele ser nunca superior a 90 en las rocas volcnicas) y con estos parmetros la clasificacin es similar a las variedades plutnicas, variando los nombres de las rocas que caen en cada campo: riolita en vez de granito, basalto en vez de gabro, etc. (ver figura).

Aplicaciones de las rocas volcnicas Toda la variedad de rocas descritas pueden tener aplicaciones industriales ms o menos importantes:

Las rocas porfdicas, al tratarse de rocas compactas, aunque a menudo afectadas por disyunciones ms o menos regulares, no suelen tener otra aplicacin que como rido de machaqueo. En concreto, algunos basaltos son excelente materia prima para ridos especiales, como el balasto de ferrocarril. Las rocas de tipo piedra pmez de naturaleza silcea son materia prima para la industria cementera, ya que por su naturaleza vtrea y su composicin reaccionan con la cal para dar compuestos con propiedades hidrulicas: son los denominados cementos puzolnicos o puzolanas. Tambin tienen aplicaciones menores en la industria textil, para el lavado a la piedra de prendas vaqueras, y en la higiene domstica. La obsidiana es una piedra semipreciosa, apreciada para la elaboracin de objetos decorativos. La perlita es un vidrio volcnico parcialmente hidratado, rico en slice, que es susceptible de ser tratado por expansin. Este material ya tratado tiene varias aplicaciones en construccin: rido ligero en hormigones, aislante acstico, aislante criognico. Tambin se utiliza en procesos de filtrado y en suelos artificiales, para horticultura.

Yacimientos minerales relacionados con el volcanismo El volcanismo es un mecanismo descrito tradicionalmente como generador de acumulaciones metlicas: muchos yacimientos de sulfuros guardan relaciones cuanto menos de proximidad geogrfica con rocas volcnicas, lo que sin duda es una indicacin de su vinculacin gentica. De todos los tipos con los que se ha establecido relacin con volcanismo, el caso ms claro probablemente corresponde a los yacimientos de tipo Kuroko o tipo Faja Pirrica ibrica (p.ej., Riotinto, Tharsis), es decir, yacimientos de sulfuros polimetlicos masivos, con pirita como mineral mayoritario. En muchos otros casos la vinculacin con el volcanismo es menos evidente, y se describen como yacimientos sedimentarios con posible influencia de procesos volcnicos. En todos los casos, cuando se habla de relaciones entre volcanismo y yacimientos minerales la base emprica es que el proceso de volcanismo aporta elementos qumicos, entre ellos metales pesados, que por lo general se liberan al medio. Esto es un hecho de observacin, y en ocasiones vemos en la prensa noticias alarmantes sobre las emisiones de estos elementos de mayor o menor toxicidad a la atmsfera (CO2, SO2). Incluso en alguna ocasin se han publicado en la prensa los kilogramos de oro que un volcn est emitiendo, como si el volcn emitiese monedas de este metal. Lo cierto es que estas emisiones se producen en forma gaseosa, y que es necesario algn mecanismo geoqumico que fije los metales para que pueda formarse un yacimiento, evitando la dispersin de los metales. El descubrimiento en determinados puntos de los fondos ocenicos de los denominados "black smokers", chimeneas de descarga de sistemas hidrotermales submarinos ha permitido observar de forma directa la formacin de estas concentraciones.

Algunos ejemplos de la regin de Cabo de Gata (Almera): pulsar aqu. Yacimientos de tipo Kuroko Los yacimientos de tipo Kuroko (o tipo Huelva, ya que la Faja Pirtica Ibrica es la mayor concentracin mundial de este tipo de mineralizaciones) son concentraciones sedimentarias (o volcano-sedimentarias, como se denominan preferentemente) de sulfuros polimetlicos, por lo general dominados por pirita, a la que suelen acompaar otros como calcopirita, esfalerita y galena. Adems es frecuente que contengan ciertos valores de metales preciosos (Au, Ag) que aaden inters econmico a su explotacin minera. Aparecen constituyendo formaciones de potencia variable (por lo general de varias decenas de metros) y extensin variable (incluso kilomtrica), que se encuentran intercaladas en secuencias marinas detrticas con abundantes intercalaciones volcnicas. Su tonelaje suele ser muy elevado (superior a los 50 Mt), lo que permite su explotacin minera. En detalle la tipologa de estas mineralizaciones puede ser muy variable, en funcin de diversos caracteres, entre los que sobresale la mayor o menos lejana (distalidad) o cercana (proximalidad) con respecto al rea de descarga de las emisiones hidrotermales al medio marino. Otro carcter interesante suele ser su recristalizacin metamrfica, que produce el aumento de su tamao de grano, favoreciendo la explotacin minera y, fundamentalmente, la concentracin de cada mineral. La mineraloga habitual de estos yacimientos incluye siempre pirita como fase ms abundante, acompaada por calcopirita, esfalerita, galena y barita. Es relativamente frecuente la separacin en cuerpos mineralizados con mineralogas diferenciadas: las denominadas black ores, constituidas mayoritariamente por galena y esfalerita, junto con barita subordinada, y las denominadas yellow ores, con pirita y calcopirita como minerales fundamentales. A menudo el yeso y el azufre nativo forman parte ms o menos marginal de este complejo sistema. Como minerales minoritarios dentro de las mineralizaciones principales podemos encontrar otros sulfuros afines, como pirrotina, marcasita, arsenopirita, bornita, o metales nativos como oro y plata, siempre en contenidos relativamente bajos (valores del orden de 10-20 gr/t). Tambin son frecuentes en el sistema los niveles de chert ferruginoso, que aparecen interestratificados en la secuencia volcnica relacionada.

Es frecuente que estos yacimientos se encuentren fuertemente afectados por la deformacin tectnica: se forman en medios ocenicos, lo que implica que para que lleguen a aflorar deben haber sido afectados por un proceso orognico de cierta intensidad. Su formacin ocurre en determinados ambientes geodinmicos: en el caso de Japn es clara su relacin con procesos destructivos de tectnica de placas, ya que se localizan precisamente a lo largo de uno de estos lmites de placa. Esta relacin no es tan clara en el caso de la Faja Pirtica Ibrica, en la que el magmatismo no parece ser el caracterstico de esta localizacin geodinmica, y ms parece relacionado con un proceso de rifting. En cualquier caso, es evidente siempre la relacin entre los yacimientos y un magmatismo volcnico, a menudo mfico, aunque en el caso de la Faja pirtica ibrica la relacin ms clara se da con el de naturaleza flsica.

Otros yacimientos de filiacin volcnica Como ya hemos mencionado, adems de los de tipo Kuroko existe un cierto nmero de yacimientos, de naturaleza diversa, que distintos autores consideran relacionados con volcanismo. Desde yacimientos de arcillas especiales, producto de alteraciones especficas de rocas volcnicas (caso de las bentonitas de Cabo de Gata, Almera), hasta yacimientos de sulfuros metlicos atpicos, como es el caso de los de cinabrio de Almadn, o los de xidos metlicos (Fe, Mn, entre otros) que frecuentemente se encuentran intercalados en series con rocas volcnicas ms o menos abundantes. De entre estos tipos destacaremos los de mercurio de Almadn, las formaciones bandeadas de hierro (BIF en la terminologa anglosajona), y, por su singularidad, las coladas de magnetita de la zona de El Laco (Chile), que constituyen un caso nico de mineralizaciones de origen volcnico directo. Yacimientos de mercurio de Almadn Los yacimientos de mercurio de Almadn constituyen un caso nico a nivel mundial, debido a varios factores: 1. La enorme concentracin puntual que representan de un elemento escaso, como es el mercurio 2. La variedad de tipologas que presentan, que va desde mineralizaciones tpicamente estratoligadas, encajadas en rocas cuarcticas, hasta mineralizaciones claramente discordantes, epigenticas 3. El carcter monoelemental de todos los tipos de mineralizaciones, independientemente de su tipologa: en todos los casos el mercurio es el nico metal que aparece concentrado, sin que existan elementos asociados, ni siquiera de entre los ms afines desde el punto de vista geoqumico (As, Sb, Au, Ag...) 4. Su relacin espacial, y ms que probablemente gentica, con un volcanismo alcalino intraplaca, relacin sta entre sulfuros estratoligados y volcanismo alcalino que no es comn en otros casos. De entre los distintos tipos de mineralizaciones existentes en el distrito, las ms importantes son sin duda las estratoligadas, encajadas en la denominada Cuarcita de Criadero, de edad Silrico basal, que se han explotado en las minas de Almadn, El Entredicho y La Vieja Concepcin. En estos casos, la mineralizacin de cinabrio aparece diseminada en la ya mencionada Cuarcita de Criadero, y esta siempre est en contacto con la denominada "roca frailesca", toba de lapilli de naturaleza basltica, sistemticamente muy alterada, que constituye diatremas formadas por mecanismos eruptivos explosivos. Los contenidos en mercurio en la cuarcita decrecen al alejarnos del contacto con esta "roca frailesca", evidenciando la relacin gentica con esta roca peculiar. Formaciones bandeadas de hierro El termino Banded Iron Formation (BIF; Formacin Bandeada de Hierro) ha sido definido en su forma ms simple como rocas sedimentarias qumicas conteniendo por lo menos un 15% de hierro, o como unidades estratigrficas laminadas con al menos 15% de hierro, donde las rocas laminadas son capas de mineral de hierro, de cuarzo, de chert, o de carbonato. Sin embargo es importante distinguir entre dos tipos principales: 1) BIF

tipo Lago Superior, de origen sedimentario qumico; y 2) BIF tipo Algoma. Son estas ltimas las que nos interesan en este captulo, dada su asociacin con el vulcanismo. Las BIF tipo Algoma se relacionan con rocas volcnicas y sedimentarias (tipo grauvacas), en secuencias principalmente del Arqueozoico. Se localizan estratigrficamente en cinturones de rocas verdes (greenstone belts), y se caracterizan por una laminacin fina de chert ferruginoso, conteniendo hematites y/o magnetita. A estas facies ferruginosas se pueden asociar, adems, facies sulfuradas (con pirita y calcopirita y otros sulfuros de hierro y cobre), carbonatadas (p.ej. siderita), y silicatadas (p.ej., stilpnomelana). Su origen puede relacionarse directamente con el vulcanismo a travs de fenmenos exhalativos en condiciones submarinas, donde las facies sulfuradas seran proximales con respecto al foco emisor, y las oxidadas distales. El que la mayora de estas BIF sean de edad arqueozoica no significa que se encuentren limitadas a esta edad, ya que tambin existen ejemplos de formaciones tipo Algoma en el Paleozoico (p.ej., Cordillera de Nahuelbuta, Chile). xidos de Manganeso Los xidos de manganeso constituyen yacimientos de tipologa muy variada, que van desde tipologas epigenticas, filonianas, a claramente singenticas, estratoligadas. En el caso de los yacimientos singenticos, en algunos la relacin con actividad magmtica no es evidente, por lo que se pueden considerar como yacimientos sedimentarios de precipitacin qumica (ver Tema 8). Pero en otros casos, s hay una relacin gentica clara entre yacimientos de esta naturaleza y actividad volcnica. Dos casos que se pueden estudiar en Espaa son los yacimientos de xidos de manganeso de la Faja Pirtica Ibrica (Huelva-Sevilla), y los de xidos de Fe-Mn de la regin volcnica de Campos de Calatrava (Ciudad Real). En el primer caso, se trata de mineralizaciones estratoligadas de xidos y carbonatos de manganeso, relacionados lateralmente con los sulfuros masivos. En el segundo, las mineralizaciones, constituidas por xidos de hierro y manganeso, tienen una entidad mucho menor, y solamente han sido explotadas durante la Segunda Guerra Mundial, por la mayor demanda de este elemento, y porque contienen cierta proporcin de metales como cromo y nquel, que, al igual que el manganeso, se aplican como blindaje de carros de combate. Los yacimientos de magnetita de El Laco (Chile) Se describe aqu un caso singular de mineralizacin metlica de origen directamente volcnico: se trata de una colada lvica de magnetita existente en la Cadena Andina chilena, en la Regin de Antofagasta. El yacimiento, con unas reservas del orden de 1.000 Mt con 50% Fe, se encuentra asociado a un complejo eruptivo andesticoriodactico, con actividad intermitente desde el Mioceno hasta la actualidad, que se localiza sobre materiales detrticos del Paleozoico. La mineralizacin est formada casi exclusivamente por magnetita, que acusa un proceso de transformacin parcial, a alta temperatura, por hematites, y un proceso supergnico de formacin de goethita y maghemita. Desde el punto de vista geoqumico, la magnetita muestra valores muy bajos en los elementos traza que normalmente se encuentran asociados al hierro en las mineralizaciones de este mineral

de origen ortomagmtico (V, Cr y Ti), lo que hace su origen controvertido, entre los defensores de un origen puramente magmtico, y los defensores de procesos de removilizacin magmtica de hierros sedimentarios a partir de la serie paleozoica.

Lecturas recomendadas Blake, S. (1997). Volcanic arcs. Course S339. The Open University. 97 pg. Cas, R.A.F.; Wrigth, J.V. (1992). Volcanic successions (modern and ancient). Chapman & Hall. 528 pg. Evans, A.N. (1993). Ore geology and Industrial Minerales. An introduction (Third Edition). Blackwell Science. 389 pg. Francis, P. (1996). Volcanoes (a planetary perspective). Oxford University Press. 443 pg. Frutos, J.; Oyarzun, J.; Shiga, Y.; Alfaro, G. The El Laco magnetite lava flow deposits, Norther Chile: An up-to-date review and new data. In: Fontbot, L.; Amstutz, G.C.; Cardozo, M.; Cedillo, E.; Frutos, J. (Eds.). Stratabound ore deposits in the Andes. Springer Verlag. 681-690. Garca Palomero, F. (1992). Mineralizaciones de Riotinto (Hueva): Geologa, gnesis y modelos geolgicos para su exploracin y evaluacin de reservas minerales. In: Garca Guinea, J.; Martnez Fras, J. (Coord.). Recursos Minerales de Espaa. Textos Universitarios, CSIC. 1325-1352. Guilbert, J.M.; Park, Ch.F. (1986). The geology of ore deposits. Freeman. 985 pg. Higueras, P. (1995). Procesos petrogenticos y de alteracin de las rocas magmticas asociadas a las mineralizaciones de mercurio del distrito de Almadn. Tesis Doctoral. Servicio de Publicaciones, UCLM. 270 pg. IGME (1982). Sntesis geolgica de la faja pirtica del SO de Espaa. Coleccin Memorias. IGME. 106 pg. McPhie, J.; Doyle, M.; Allen, R. (1993). Volcanic textures: a guide to the interpretation of textures in volcanic rocks. CODES Key Centre Press, 196 pg. Ohmoto, H.; Skinner, B.J. (Editores). (1983). The Kuroko and related volcanogenic sulphide deposits. Economic Geology Publishing Co. (El Paso, Texas). 604 pg. Oyarzun, R. (1982). Geology and geochemistry of the banded iron formations in the Nahuelbuta mountains, Chile. Tesis Doctoral. Universidad de Leeds (Inglaterra). 226 pg. Ruiz de Almodvar, G.; Saez, R. (1992). Yacimientos de sulfuros masivos de la Faja Pirtica Suribrica. In: Garca Guinea, J.; Martnez Fras, J. (Coord.). Recursos Minerales de Espaa. Textos Universitarios, CSIC. 1309-1324.

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Fenmenos magmticos y tipos de rocas que se forman

En la figura se representa la variedad de procesos magmticos: la fusin parcial de la corteza (llamada anatexia), el ascenso de los magmas (en verde, de origen mantlico; en rojo, de origen cortical), y su consolidacin como rocas plutnicas (plutones), subvolcnicas (diferenciando las morfologas de lopolitos, lacolitos, sills y diques). Tambin se representa esquemticamente la actividad volcnica, que genera lavas, piroclastos, y rocas con una cierta componente sedimentaria (epiclastitas). Volver a rocas plutnicas --------------- Volver a rocas volcnicas

10.- Rocas y yacimientos ortomagmticosEl proceso magmtico Rocas plutnicas Granito Sienita Diorita y gabro Peridotita Rocas subvolcnicas Yacimientos metlicos de origen ortomagmtico Lecturas recomendadas

10.- Rocas y yacimientos ortomagmticosLa cristalizacin de los magmas da origen a una gran variedad de minerales, que se asocian para dar origen a las diversas rocas gneas, que a su vez pueden contener una cierta variedad de concentraciones de determinados minerales de inters econmico. Esta variedad est en relacin con la variedad de procesos implicados en la gnesis y evolucin de los magmas desde su formacin en niveles ms o menos profundos del planeta hasta su cristalizacin en proximidad de la superficie. El proceso magmtico Es un hecho de observacin que existe una gran variedad de magmas, que dan origen a la gran variedad de rocas gneas que se pueden reconocer en el planeta. Tambin es posible observar cmo en trminos generales los magmas (y por consiguiente, las rocas formadas a partir de stos) se asocian con situaciones geodinmicas concretas, es decir, que en situaciones geolgicas equivalentes solemos encontrar los mismos tipos de rocas gneas. De ello se deriva la conclusin de que la formacin de los magmas est ntimamente relacionada con el marco geodinmico que se produce en los diversos ambientes derivados de la tectnica de placas. Ahora bien qu es un magma, y cmo y porqu se forma? Como definicin bsica, un magma es un fundido, que en general est formado por una fase lquida mayoritaria, a la que acompaa una fase slida (cristales o fragmentos de rocas) y otra gaseosa, y que se encuentra a temperaturas entre 1.500 y 800C. La fase lquida suele estar formada por

silicatos fundidos con proporciones muy variables de cationes: Mg, Fe, Ca, Na, K... Magmas menos comunes son los formados por carbonatos (magmas carbonatticos), o los formados por sulfuros (magmas sulfurados). El porqu se forman los magmas est relacionado con cambios puntuales en la termodinmica del interior del planeta: en condiciones normales, las capas superficiales de la Tierra (litosfera) estn en estado slido, debido a que a pesar de encontrarse a temperaturas lo bastante altas como para estar fundidos, la presin es tambin bastante alta como para incrementar el punto de fusin de los minerales lo suficiente como para evitar esta fusin. Por tanto, para que se produzca fusin ha de producirse una prdida de presin, o un cambio en la composicin de la roca que rebaje el punto de fusin de los minerales que la componen, o un incremento sustancial de la temperatura. El primer caso es posible por una descompresin debida a la formacin de fracturas profundas, que liberen la presin interna de la roca, y adems favorezcan el ascenso del magma. El segundo caso tambin se da, y suele ser consecuencia de la adicin de voltiles a la roca (agua, CO2...) durante procesos geolgicos concretos (sobre todo, la deshidratacin de corteza durante la subduccin). El tercer caso se produce como consecuencia de la formacin de las denominadas plumas mantlicas (puntos calientes), que son fenmenos que incrementan la temperatura de reas profundas del planeta de cierta extensin. Otra posibilidad en este mismo sentido es que el incremento de temperatura que origina la fusin est relacionado con los procesos tectnicos y magmticos asociados al metamorfismo regional, en bordes destructivos de placas. El proceso de fusin raramente es una fusin completa de una porcin de roca ms o menos voluminosa, sino que suele ser una fusin parcial, en la que se va produciendo de forma progresiva la fusin de los componentes minerales menos refractarios de entre los que componen la roca. Esto es especialmente cierto en los magmas mficos, procedentes de la fusin parcial del manto superior, mientras que en los magmas flsicos, de afinidad grantica, lo que se suele producir es un fundido de composicin determinada a partir del conjunto de la roca, en funcin de su composicin concreta, y de las condiciones de presin y temperatura existentes durante el proceso de fusin. Esto es debido a que estos magmas se suelen formar como consecuencia de procesos de anatexia, es decir, de fusin local de rocas de la corteza, inducida por fenmenos asociados por lo general a metamorfismo de alto grado. Resulta evidente que durante esta variedad de procesos, y en funcin de las distintas variables que hemos mencionado, se puede originar una gran variedad de magmas, de composiciones distintas en el detalle. A estos magmas formados "in situ", y que an no han sufrido los procesos de diferenciacin que veremos a continuacin se les denomina magmas primarios. Una vez formados, estos magmas tienden a ascender, como consecuencia de su densidad, menor que la de las rocas que las rodean, y de la expansin volumtrica que sufren, a la que contribuye la liberacin en los mismos de una fase gaseosa ms o menos abundantes. La ascensin puede ser ms o menos lenta, desde las velocidades supersnicas que son capaces de llevar hasta la superficie magmas del manto superior cargadas de fragmentos de ste de dimetro decimtrico, hasta velocidades lentas, combinadas con estancias en cmaras magmticas intermedias que incrementan el tiempo de residencia del magma en capas ms o menos profundas.

A su vez, el ascenso puede implicar la llegada del magma hasta la superficie, dando origen a los fenmenos volcnicos, o hasta su proximidad, originando las rocas subvolcnicas, o puede ser que el magma quede emplazado en niveles relativamente profundos de la corteza, dando origen a las rocas plutnicas. Estos factores implican diferencias en la velocidad a que se produce el enfriamiento del magma: en los procesos volcnicos esta velocidad es mxima (debido al contraste entre la temperatura del magma y la del ambiente atmosfrico), lo que produce las texturas tpicas de estas rocas, porfdicas y parcialmente vtreas. En las rocas subvolcnicas el enfriamiento es algo ms lento, lo que hace que no suelan contener vidrio, aunque s desarrollan texturas porfdicas, y/o de grano fino. En las rocas plutnicas el enfriamiento es lento (el contraste con la temperatura de las rocas en las que encajan es an menor), lo que favorece la formacin de cristales regulares y de grano medio o grueso. Pulsar aqu para ver la variedad de procesos magmticos Por otra parte, durante el ascenso se producen una serie de procesos que cambian la composicin del magma, y que se conocen con el nombre genrico de diferenciacin. Los principales mecanismos de diferenciacin son los siguientes:

Cristalizacin fraccionada. El magma primario puede contener cristales, o puede ser que stos se formen durante el ascenso, si ste es lo suficientemente lento. Cuando estos cristales tienen una densidad distinta a la del magma, y en condiciones favorables (sobre todo, residencia en cmaras magmticas intermedias), se puede producir la separacin de estos cristales, o bien por acumulacin en la parte superior de la cmara (los de feldespatos, que suelen ser los menos densos) o en su fondo (olivino, piroxeno, que suelen ser los ms densos). Esto origina la segregacin de determinados componentes minerales, cambiando la composicin del magma residual. Asimilacin. Durante el ascenso el magma puede fundir rocas con las que se pone en contacto, incorporando los fundidos correspondientes a su composicin, que variar de acuerdo con la composicin de las rocas asimiladas. Mezcla de magmas. Ocurre fundamentalmente durante la residencia en cmaras magmticas, como consecuencia del aporte de nuevas porciones de magmas primarios, que cambian la composicin del magma all acumulado.

Como consecuencia de estos procesos de diferenciacin se originan los denominados magmas diferenciados o derivados, cuya composicin puede ser muy diferente a la del correspondiente magma primario. Todos estos factores (modo de formacin, mayor o menor ascenso en la corteza, grado de diferenciacin) son los responsables de la gran variedad de rocas gneas que conocemos. Otra cuestin importante en las rocas gneas es el orden de cristalizacin de sus minerales, identificable en muchos casos por las relaciones texturales que se establecen entre ello. Este orden de cristalizacin est determinado por dos factores principales: la termodinmica del proceso de cristalizacin, y la composicin concreta del magma que cristaliza. El primer factor fue estudiado por Bowen, que observ que la cristalizacin de los minerales durante el enfriamiento de un magma sigue, en trminos generales, una secuencia determinada, que se puede subdividir en dos grandes ramas (Figura): la denominada rama discontinua (minerales ferromagnesianos), y la rama continua (plagioclasas), que convergen en un tronco comn, que corresponde a la cristalizacin

de feldespato potsico y finalmente cuarzo, siempre los ltimos en cristalizar. Es lo que se conoce con el nombre de Serie de Bowen. La mayor o menor evolucin de la serie depende fundamentalmente del contenido inicial en slice, debido a que las reacciones (p.ej., olivino -> piroxeno -> anfbol) implican un consumo creciente de este componente (Mg2SiO4 + SiO2 -> 2MgSiO3).

Por otra parte, la composicin del magma impone restricciones a este secuencia, de forma que si ste es pobre en slice y rico en Mg, Fe, Ca (magmas mficos) solamente cristalizarn los primeros trminos de las dos series (olivino, piroxeno, plagioclasa clcica), mientras que en los magmas ms ricos en slice y pobres en Mg y Fe (magmas flsicos) se formarn esos minerales durante los primeros estadios de la cristalizacin magmtica, pero reaccionarn con el fundido sucesivamente para dar trminos ms evolucionados de la serie, y la roca finalmente estar formada por cuarzo, feldespato potsico, plagioclasa sdica y biotita. En las rocas formadas a partir de magmas de composicin intermedia encontraremos, por tanto, plagioclasa intermedia, anfbol y piroxeno como minerales caractersticos (ver figura).

Rocas plutnicas Las rocas plutnicas son el producto de la cristalizacin de magmas a profundidades considerables en la corteza terrestre. Son rocas caracterizadas por texturas granudas, de grano medio-grueso, y con una mineraloga variable, que permite su clasificacin detallada, al ser estudiada mediante microscopa petrogrfica. En concreto, su clasificacin se lleva a cabo mediante el clculo de una serie de parmetros de abundancia mineralgica, y el empleo de diagramas de clasificacin, los ms usuales de los cuales son los de Streckeisen (1966), que se muestran (simplificados) en las figuras abajo expuestas. Los parmetros utilizados son: M: % de minerales ferromagnesianos (Sumaolivino+piroxeno+anfbol+biotita) Q: Contenido (%) de cuarzo, recalculado a 100% con los parmetros A y P

A: Contenido en feldespato alcalino (Sumaalbita + feldespato potsico) recalculado a 100% con los parmetros Q y P (si la roca contiene cuarzo) o F y P (si contiene feldespatoide) P: Contenido en plagioclasa, recalculado a 100% igual que el parmetro A F: Contenido en feldespatoide recalculado a 100% igual que el parmetro Q Las rocas con parmetro M igual o mayor a 90% se clasifican como ultramficas, y su clasificacin detallada se basa en los contenidos en olivino, ortopiroxeno y clinopiroxeno (ver figura siguiente).

Si el valor del parmetro M es inferior al 90% se clasifican en el doble tringulo QAPF de la figura siguiente.

Las texturas de las rocas plutnicas son granudas o granulares de grano medio a grueso, con peculiaridades propias de cada tipo de roca, como vemos a continuacin. Si quieres ver algunas texturas propias de rocas plutnicas pulsa aqu. De entre la variedad de rocas plutnicas existentes, destacaremos para su descripcin detallada las ms comunes, o aquellas de ms comn aplicacin industrial: granito, sienita, diorita, gabro y peridotita. Granito El granito es la roca plutnica por excelencia, hasta el punto de que en el mundo industrial se denominan granitos a todas las rocas plutnicas, independientemente de su composicin real. En sus trminos ms precisos, el granito es una roca relativamente escasa, aunque difcil de diferenciar en el campo de sus trminos ms prximos, sobre todo de la granodiorita, por lo que a menudo estas rocas plutnicas de tonalidades claras se describen con el nombre genrico de granitoides. Desde el punto de vista de su composicin mineralgica, lo ms caracterstico de los granitoides es su alto contenido en cuarzo, que implica un valor del parmetro Q entre 20 y 60%. Los feldespatos son tambin componentes mayoritarios de estas rocas, y suelen ser plagioclasa sdica (oligoclasa) y/o feldespato potsico, generalmente ortoclasa y/o microclina. Adems, es frecuente que contengan biotita y/o anfbol, y en ocasiones moscovita (granitos de dos micas). Como minerales accesorios suelen incluir circn, apatito, y minerales metlicos entre los que predominan la magnetita, la ilmenita y la pirita. La textura grantica, propia de estas rocas, es una de las ms caractersticas de las que presentan las rocas gneas: es una textura holocristalina, hipidiomorfa, granular de grano medio, en la que la plagioclasa y la biotita o anfbol suelen ser idiomorfos, y el cuarzo y el feldespato xenomorfos e intergranulares, debido a la secuencia de cristalizacin (serie de Bowen). En el campo, el granito aparece formando macizos rocosos que pueden llegar a ser de miles de kilmetros cuadrados, con contornos en general curvilneos, a menudo festoneados por la denominada aureola de metamorfismo de contacto. Es frecuente que a gran escala estos macizos estn afectados por una red de fracturas que puede no ser deformacional; de hecho, en ocasiones se origina simplemente por la contraccin ligada al enfriamiento del macizo (diaclasamiento). Este proceso suele dar origen a una fracturacin concntrica (tipo capas de cebolla), que suele ser paralela a los contactos externos del macizo (y a menudo tambin a la superficie topogrfica) y a una fracturacin groseramente radial. A nivel de afloramiento, suele dar origen a un relieve caracterstico, el denominado berrocal, formado como consecuencia del desarrollo del proceso de meteorizacin favorecido por la fracturacin que suele afectar a este tipo de rocas, que suele individualizar paraleleppedos de roca a partir de los cuales, por erosin diferencial de vrtices y aristas, se forman los bolos (p. ej., La Pedriza, en la Sierra de Guadarrama). En cuanto a su aplicacin, el granito es una de las rocas ms empleadas en la industria de la construccin, sobre todo en forma de placas pulidas para revestimiento de

exteriores e interiores. Tambin en grandes bloques se utiliza como elemento arquitectnico de tipo sillera, mientras que triturada, o cuando est ya triturada de forma natural por la tectnica, se emplea como rido, e incluso directamente como balasto para lneas frreas. Incluso las arenas que se forman por alteracin sobre sus afloramientos se pueden aprovechar para la construccin. A este respecto de la aplicacin, hay que resaltar que el objetivo primordial de la explotacin del granito es la obtencin de grandes bloques comerciales, de varios metros cbicos, para el posterior serrado y pulido de las placas. Esto no siempre es posible, debido a diversos factores que veremos a continuacin, lo que hace que existan algunas (aunque escasas, sobre todo los tectonizados para ridos) explotaciones de granito para otros fines. Los factores que definen la explotabilidad del granito como roca de construccin son, fundamentalmente, los siguientes:

El grado de fracturacin que lo afecte. Es un factor decisivo, ya que si est afectado por una fracturacin muy intensa ser aprovechable como rido, mientras que los afectados por fracturacin muy espaciada servirn para su explotacin en bloques. El grado de alteracin que afecta a los minerales que componen la roca. Es de importancia primordial para poder utilizarla, puesto que si est muy alterada tender a sufrir procesos de desgranado, o no admitir un pulimento adecuado. La homogeneidad textural, ya que si el granito presenta variaciones bruscas en su textura dificultar enormemente su aprovechamiento. Estas variaciones texturales son muy variadas, incluyendo los gabarros (acumulaciones esferoidales de minerales oscuros), las cintas (acumulaciones planares de minerales primarios o secundarios), los fenocristales, los cambios de tamao de grano, entre otros. La presencia de minerales oxidables (p. ej., sulfuros), que puedan producir efectos indeseados sobre las placas o bloque en general una vez instalados. En general, determinadas caractersticas petrofsicas pueden afectan a la calidad del material: la heladicidad o resistencia a las heladas, el coeficiente de absorcin de agua, la calidad del pulido, la resistencia al ataque qumicos, etc. Por ltimo, la mayor o menos vistosidad de la roca, en trmino de coloracin (diferente a la ms comn, gris), tamao de grano grueso y homogneo, presencia de irisaciones en los feldespatos... condiciona el mayor o menor precio del producto en el marcado.

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Sienita La sienita es, desde el punto de vista geolgico, un granitoide pobre en cuarzo y con un claro predominio del feldespato alcalino frente al clcico. Suela estar formada precisamente por feldespato alcalino (ortoclasa) junto con plagioclasa de composicin sdica (albita-oligoclasa) y suele contener algn mineral ferromagnesiano como la biotita o el anfbol. Adems, puede contener una cierta cantidad de cuarzo, o, alternativamente, de feldespatoide (sienitas nefelnicas). Su textura est dominada por los cristales del feldespato alcalino, y es una textura granular hipidiomorfa

heterogranular (sin llegar a ser porfdica), en la que el feldespato constituye los granos mayores y el resto (plagioclasa, cuarzo o feldespatoide, biotita, anfbol) suelen ser de menor tamao. Desde el punto de vista industrial, la sienita es un granito que suele presentar propiedades interesantes: o bien un color rojo ms o menos intenso, debido a la presencia de abundantes exoluciones de hematites en el feldespato potsico, o bien irisaciones intensas, de color azulado, en el feldespato. Esto confiere a estas rocas, a igualdad de otros parmetros (grado de fracturacin, de alteracin, etc.) mayor inters que a otros granitoides. Diorita y gabro La diorita y el gabro son rocas con importantes semejanzas tanto desde el punto de vista geolgico como industrial. Desde el punto de vista geolgico constituyen las rocas gabrodicas, y su diferenciacin mutua solamente se puede realizar mediante microscopa petrogrfica, si bien con frecuencia las dioritas son de tonalidades ms claras que los gabros. Desde el punto de vista industrial corresponde al grupo de los granitos oscuros, muy apreciados en el arte funerario. Estn formadas mayoritariamente por plagioclasa y clinopiroxeno (augita). La diferencia fundamental entre ambas rocas es que en la diorita la composicin de la plagioclasa es de An