8.- Rocas y yacimientos de precipitacin qumica

Evaporitas marinas

Evaporitas lacustres

Sulfato sdico

Arcillas fibrosas

Evaporitas de medios desrticos

Yacimientos de azufre

Evaporitas y halocinesis o

diapirismo

Yacimientos de hierro

Formaciones de hierro bandeadas (BIF)

Ironstones

Yacimientos de manganeso

Lecturas recomendadas

8.- Rocas y yacimientos de precipitacin qumica

La precipitacin qumica directa de los iones contenidos en las aguas que

rellenan las cuencas sedimentarias da origen a diversos tipos de yacimientos,

entre los cuales los ms caractersticos son los de evaporitas. En el resto de los

casos, y en especial en el caso de yacimientos metlicos, la presencia de estos

iones en el agua de la cuenca correspondiente a menudo est relacionada con

actividad volcnica, lo que hace que este tipo de yacimientos se agrupen como

volcano-sedimentarios, o exhalativo-sedimentarios. No obstante, algunos de ellos

s se describen como relacionados con procesos sedimentarios sin participacin

volcnica, como es el caso de los ndulos de manganeso de los fondos abisales.

Las rocas evaporticas son las principales rocas qumicas, es decir, formadas por

precipitacin qumica directa de los componentes minerales. Suelen formarse a

partir del agua de mar, si bien tambin existen evaporitas continentales, formadas

en lagos salados, o en regiones desrticas que se inundan espordicamente.

Se originan, por tanto, como consecuencia de la evaporacin de aguas

conteniendo abundantes sales en disolucin. Al alcanzarse, por evaporacin, el

nivel de saturacin en las sales correspondientes, se produce la precipitacin del

mineral que forma ese compuesto. A menudo se producen precipitaciones

sucesivas: en un primer momento precipitan las sales menos solubles, y cuando

aumenta la evaporacin van precipitando las ms solubles.

Evaporitas marinas

Los mares contienen la mayor proporcin de sales. En concreto, el contenido

medio en sales de los mares es del siguiente orden:

In Concentracin (ppm)

Cl- 19.010

(SO4)2-

2.717

(HCO3)- 137

Na+ 10.800

Mg2+

1.296

Ca2+

413

K+ 407

La salinidad media del agua del mar es del orden de 3.5%, valor que es

relativamente homogneo en trminos de grandes ocanos. Este valor se hace

mayor es determinados casos, alcanzando valores de incluso el 30%.

Para que se pueda producir la concentracin de las sales que lleve a la saturacin,

debe darse un mecanismo que favorezca la evaporacin del agua en volmenes

reducidos, y sin comunicacin con el mar que renueve el agua de concentracin

normal. Esto se produce en un tipo determinado de medios sedimentarios: las

albuferas, en las que existe un brazo de mar individualizado del mismo por una

barra de arena, que permite ocasionalmente el paso del agua, pero la asla durante

largos periodos de tiempo. En estas condiciones, y bajo una fuerte insolacin, el

agua se evapora, aumentando progresivamente la concentracin en sales, hasta

que durante una tormenta o una pleamar especialmente intensa vuelve a

introducir agua de mar en la

cuenca, reiniciando el proceso.

En cualquier caso, el contenido

medio en sales de los mares y

ocanos permite establecer la

naturaleza de las sales que

precipitan a partir del agua de

mar: en primer lugar se alcanza

la saturacin en sulfato clcico,

que es el menos soluble, as que

sern yeso o anhidrita los

primeros minerales que

precipiten. A continuacin se

produce la saturacin en

cloruro sdico, producindose

la precipitacin de halita. Por

ltimo precipitan los cloruros

de potasio y magnesio (silvina,

carnalita...), que son los ms

solubles. A menudo estos

minerales aparecen

constituyendo capas dentro de

las formaciones evaporticas,

con yeso en las capas basales, halita en las intermedias, y sales potsicas y

magnsicas en las ms altas (ver figura).

Sobre este modelo general, en cada cuenca concreta suele darse un predominio

de unos u otros minerales: en algunos casos ser el yeso (a menudo acompaado

de anhidrita) el mineral mayoritario, lo que permite su explotacin, en otros, el

cloruro sdico (halita), y en otros, los cloruros de potasio y magnesio [silvina

(KCl), carnalita (KMgCl3 6 H2O), polihalita (K2Ca2Mg(SO4)4 2 H2O, como

ms importantes].

Este ltimo tipo constituye los yacimientos de este grupo de mayor valor

econmico, los denominados yacimientos potsicos, de los que se extraen las

sales potsicas o "potasas", para su uso como fertilizante. Para que se formen este

tipo de yacimientos, se requieren condiciones geolgicas y climticas muy

extremas: cuencas relativamente profundas, de ambiente marino confinado, y

sometidas a condiciones climticas de gran aridez.

En cuanto a las aplicaciones de este tipo de rocas, son tan variadas como su

propia naturaleza: las ricas en yeso se explotan para obtener material de

construccin (la escayola, obtenida por calcinacin del yeso), las ricas en halita,

para obtener cloruro sdico, para su empleo industrial en la obtencin de cloro y

sus derivados, y sosa y sus derivados, as como para la industria alimentaria,

mientras que las sales potsicas se explotan para obtener fertilizantes, como ya se

ha expresado, y para fabricacin de jabones, vidrios especiales, cermicas.

Yacimientos importantes a nivel mundial son los de Rusia (Solikamsk en los

Urales, Soligorsk en Bielorrusia), Canad (Saskatchewan y New Brunswick)

Alemania (Hannover y Stassfurt). Es Espaa los yacimientos evaporticos ms

importantes se localizan en las series Terciarias de la zona externa del Pirineo Valle del Ebro(Suria-Cardona), en la Cordillera Cantbrica (Cabezn de la Sal),

y en general, en las cuencas marinas terciarias, como la depresin del

Guadalquivir.

Datos de produccin espaola de yeso, halita, sales potsicas.

Evaporitas lacustres

Los lagos contienen por lo general aguas dulces, pero en ocasiones pueden llegar

a contener aguas ricas en sales, que pueden ser distintas a las que encontramos en

el mar, al menos cuantitativamente. En concreto, tres son los tipos de

yacimientos minerales que pueden formarse a partir de las aguas de lagos salinos

intracontinentales: depsitos de sales sulfatadas sdicas (thenardita, glauberita) o

magnsicas (epsomita), depsitos de carbonatos alcalinos (trona, natron), y

depsitos de arcillas especiales (sepiolita, palygorskita). De ellos tienen

importancia sobre todo los de sulfato sdico y arcillas especiales.

Los de sulfato sdico constituyen acumulaciones estratificadas de estos

minerales (thenardita y glauberita mayoritarios, a menudo acompaados de otras

sales, como halita, yeso, polihalita, y otros sulfatos ms o menos complejos e

hidratados de Na, Ca y Mg, fundamentalmente, a menudos interestratificados

tambin con niveles arcillosos.

Se explotan para la extraccin del sulfato sdico puro, que se emplea sobre todo

en la fabricacin de detergente slido, en sustitucin de los fosfatos, que

producen efectos medioambientales indeseados (eutrofizacin). Tambin, en la

fabricacin del papel kraft, y de vidrios especiales.

Las principales reas de explotacin de estos yacimientos son los lagos salinos

del Norte-Centro de EE.UU. y Sur-Centro de Canad (el Gran Lago Salado, de

Salt Lake City, Utah, como ms importante), el Lago Searles. En Espaa existen

tambin importantes yacimientos de este tipo, intercalados en los sedimentos

terciarios de las cuencas de Madrid (los ms importantes: Villaconejos, M. y

Villarrubia de Santiago, Toledo) y del Ebro (Alcandrade-Arrbal, La Rioja y San

Adrin, Navarra).

Produccin espaola

El otro tipo de yacimientos que pueden formarse en este tipo de cuencas son los

de arcillas especiales, fibrosas (sepiolita-palygorskita). En concreto, se seala

que la palygorskita es caracterstica de ambientes marinos, mientras que la

sepiolita lo es de ambientes continentales. El origen estara en la precipitacin

qumica directa de este mineral en medios evaporticos atpicos

(fundamentalmente pantanos de regiones ridas) caracterizados por la escasez de

aniones cloruro y sulfato y la abundancia de cationes, especialmente Mg. Suelen

constituir masas lentejonares, de espesor y continuidad lateral variable,

intercaladas entre materiales detrtico-carbonatados, a menudo directamente

relacionados con secuencias evaporticas tpicas.

Datos de produccin espaola de sepiolita y palygorskita.

Evaporitas de medios desrticos

En los grandes desiertos la meteorizacin qumica acta generando sales solubles

que quedan durante largos periodos de tiempo sobre las rocas a partir de las

cuales se forman. Pero cuando se producen lluvias torrenciales, escasas pero no

excesivamente infrecuentes en estos climas, se produce el lavado de estas sales,

que forman grandes charcas, que al cesar las lluvias se evaporan rpidamente y

producen la concentracin de las sales arrastradas.

En estas condiciones se forman concentraciones salinas de composicin muy

variable, en funcin de la naturaleza de las rocas existentes en la zona. Ejemplos

conocidos son el Salar de Atacama, en Chile, en el que se produce la

concentracin de halita enriquecida en elementos como Mg, K, Li y B (ver la

gama de productos), el Valle de la Muerte, en el Desierto de Mojave (SE de

California, EE.UU.), en el que el mineral concentrado es el brax, o las zonas

desrticas de alta montaa (Himalaya) de Cachemira (India), en la que tambin

se localizan lagos ricos en depsitos de brax.

Yacimientos de azufre

El azufre nativo a menudo se encuentra asociado a los yacimientos de yeso

evaportico, como consecuencia de la accin de bacterias sulforreductoras, que

transforman el sulfato en sulfuro, que se reduce a su vez para dar azufre nativo.

Se forman as concentraciones masivas de azufre sedimentario, que junto con las

de origen volcnico constituyen los principales tipos de yacimientos de este

elemento. No se pueden considerar, por tanto, yacimientos qumicos en sentido

estricto, sino bioqumico, aunque aparecen asociados a los yacimientos qumicos

de evaporitas.

Es interesante describir brevemente el mtodo de explotacin utilizado para este

elemento: el denominado "mtodo Frasch", consistente en la inyeccin de agua

sobrecalentada o de vapor de agua en las formaciones que contienen este

elemento, debido a que ste funde a 112C, y a 160C constituye un lquido de

viscosidad muy baja, que fluye con gran facilidad y puede ser bombeado hasta

superficie.

Evaporitas y halocinesis o diapirismo

Un carcter comn en los yacimientos de evaporitas, que afecta a su morfologa

respecto a las series sedimentarias que los albergan, es que pueden haber sufrido

los efectos del proceso denominado diapirismo o halocinesis, es decir, el

movimiento de las masas salinas a lo largo de series sedimentarias para dar

origen a los denominados diapiros.

Este fenmeno est relacionado con dos caractersticas tpicas de estos

materiales: su baja densidad y su comportamiento mecnico, de carcter viscoso.

De esta forma, cuando una capa potente, o toda una formacin de estos

materiales intercalados entre otros ms densos sufre una incipiente deformacin

tectnica que implica la formacin de un bucle, se produce una cierta migracin

de material hacia la zona del bucle que incrementa localmente el espesor de la

capa o formacin en ese punto. Este aumento de potencia implica tambin un

aumento de volumen, y a su vez, un aumento del empuje de Arqumedes

producido por la diferencia de densidad entre estas rocas y las situadas por

encima y debajo, que se traduce en el desencadenamiento de un proceso de

ascenso de los materiales, formado el diapiro propiamente dicho. La morfologa

final de estos diapiros puede ser muy variada, en funcin de distintos factores,

entre los que destacan la potencia original de la capa o formacin salina, y la

naturaleza y comportamiento mecnico de las rocas suprayacentes, afectadas por

el proceso de halocinesis.

Este proceso es, por tanto, el responsable de que las evaporitas, a pesar de

tratarse de rocas sedimentarias, a menudo formando parte de series sedimentarias

de regiones muy poco afectadas por deformacin tectnica, no se encuentren

constituyendo capas horizontales, perfectamente interestratificadas en las series

originales, sino formando estas estructuras, de morfologas ms o menos

complejas, y que incluso pueden mostrar actividad a escala de observacin

directa, como es el caso, por ejemplo, del diapiro de Cardona (Barcelona), en el

que se registran ascensos anuales de 5 a 10 mm.

Yacimientos de hierro

El hierro, en forma de xidos e hidrxidos, constituye un metal que se acumula

en determinados medios sedimentarios, dando origen a yacimientos que llegan a

ser de enormes dimensiones. En el detalle, existe una gran variedad de tipos de

concentraciones de xidos/hidrxidos de hierro de origen sedimentario, que van

desde las grandes acumulaciones de tipo BIF, hasta las pequeas costras

ferruginosas que se forman en algunas fuentes, o los ndulos de goethita que se

forman en medios pantanosos ("hierros de los pantanos"). De entre todas estas

variedades, las de mayor inters minero son dos: las de tipo BIF, y los

denominados "ironstones".

Los BIF (Banded Iron Formations) o Formaciones de hierro bandeadas,

corresponden a alternancias milimtricas a centimtricas de xidos de hierro con

jaspes (foto 1). Llegan a tener decenas de metros de espesor (foto 2), y contienen

xidos e hidrxidos de hierro: hematites en los que no han sido afectados por

metamorfismo regional, y magnetita en los que s han sufrido este proceso (la

mayor parte).

El origen de estos yacimientos tipo BIF ha sido objeto de debate hasta fecha

reciente, en que se ha establecido su origen como probablemente relacionado con

el cambio en el quimismo de la atmsfera terrestre: originalmente sta no

contena oxgeno, siendo por tanto de carcter reductor. En estas condiciones, el

hierro presente en las rocas era fcilmente puesto en disolucin en forma de Fe2+,

altamente soluble. De esta forma, los ocanos terrestres llegaran a contener

grandes cantidades de hierro en disolucin. Con la aparicin de la vida, las

bacterias primitivas comenzaran a generar oxgeno como consecuencia de su

metabolismo fotosinttico, consumiendo CO2 y agua para producir oxgeno. La

concentracin de ste en el aire ira aumentando, y dio origen a la posibilidad de

oxidar al hierro disuelto en los ocanos, dando origen a xidos e hidrxidos

(hematites-goethita) que precipitaran para dar estas Formaciones.

Los Ironstones corresponden a capas de espesor mtrico de xidos e hidrxidos

de hierro con texturas oolticas que aparecen intercalados en secuencias marinas

someras, de calizas limos y areniscas, de edades variadas. Su origen es an

discutido, y podran haberse formado como consecuencia de la erosin y

redepsito de formaciones laterticas.

Yacimientos de manganeso

Los xidos de manganeso constituyen yacimientos de tipologa muy variada,

que van desde tipologas epigenticas, filonianas, a claramente sedimentarias, y

dentro de esta categora podemos di ferenciar entre los estrictamente

sedimentarios, no ligados a actividad volcnica, y los claramente relacionados

con sta, que se estudian en el captulo 11.

A su vez, los yacimientos puramente sedimentarios de manganeso pueden ser de

dos tipos claramente diferenciados:

1. Los que se localizan en reas marginales de cuencas euxnicas (reductoras), que constituyen acumulaciones pisolticas u oolticas de estos minerales (normalmente,

pirolusita y criptomelana), a menudo asociados con carbonatos de manganeso

(rodocrosita), que llegan a ser tambin explotables.

2. Los que se localizan en los fondos ocenicos profundos, que constituyen acumulaciones nodulares de xidos de Mn, a menudo con ciertos contenidos en Cr y

qu mas?. Su formacin parece estar relacionada con actividad hidrotermal

submarina, aunque no en su proximidad inmediata.