YACIMIENTOS MINERALES

INGENIERIA GEOLÓGICA

YACIMIENTOS

YACIMIENTOS MINERALES

Los procesos que llevan a la diferenciación de un magma, o a la formación de una roca sedimentaria o metamórfica implican en ocasiones transformaciones profundas químicomineralógicas. 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 "anómalas" que de aquí en adelante denominaremos "yacimientos minerales En definitiva, para que un elemento sea explotable en un yacimiento mineral, su concentración debe ser muy superior a su concentración media (clark) en la corteza terrestre. El otro factor importante a considerar es el económico: esas concentraciones podrán ser o no de interés económico, lo que delimita el concepto de Yacimiento explotable o no explotable, en función de factores muy variados, entre los que a primera vista destacan algunos como el valor económico del mineral o minerales extraídos, su concentración o ley, el volumen de las reservas, la mayor o menos proximidad de puntos de consumo, la evolución previsible del mercado, etc., factores algunos fácilmente identificables, mientras que otros son casi imposibles de conocer de antemano. Conceptos básicos Cuando hablamos de Yacimientos Minerales, hay una serie de conceptos que tienen una gran importancia, ya sea en los aspectos geológicos-geoquímicos, o en los económicos. Los más importantes son los siguientes: Mena: Es el mineral cuya explotación presenta interés. En general, es un término que se refiere a minerales metálicos y que designa al mineral del que se extrae el elemento químico de interés (Cu de la calcopirita, Hg del cinabrio, Sn de la casiterita, entre muchos ejemplos posibles). En este caso de los minerales metálicos, se requiere un tratamiento de la mena, que en general comprende dos etapas: el tratamiento mineralúrgico y el metalúrgico (ver más abajo). Ganga: Comprende a los minerales que acompañan a la mena, pero que no presentan interés minero en el momento de la explotación. Ejemplos frecuentes en minería metálica son el cuarzo y la calcita. Conviene resaltar que minerales considerados como ganga en determinados momentos se han transformado en menas al conocerse alguna aplicación nueva para los mismos. Reservas: Cantidad (masa o volumen) de mineral susceptible de ser explotado. Depende de un gran número de factores: ley media, ley de corte (ver más abajo), y de las condiciones técnicas, medioambientales y de mercado existentes en el momento de llevar a cabo la explotación. Se complementa con el concepto de Recurso, que es la cantidad total de mineral existente en la zona, incluyendo el que no podrá ser explotado por su baja concentración o ley. Ley media: Es la concentración que presenta el elemento químico de interés minero en el yacimiento. Se expresa como tantos por ciento, o como gramos por tonelada (g/t) (equivale a partes por millón, ppm) u onzas por tonelada (oz/t).

Ley de corte o cut-off: Es la concentración mínima que debe tener un elemento en un yacimiento para ser explotable, es decir, la concentración que hace posible pagar los costes de su extracción, tratamiento y comercialización. 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 lejanía a vías de transporte, avances tecnológicos en la extracción, etc. Factor de concentración: Es el grado de enriquecimiento que tiene que presentar un elemento con respecto a su concentración normal para que resulte explotable, es decir: Ley de corte Fc = -------------------Clark Así, por ejemplo, el oro se encuentra en las rocas de la corteza en una proporción 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 concentración de una serie de elementos, y se aprecia como para elementos escasos este valor es mucho más alto que para los elementos más comunes, más 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 (investigación de pre-explotación) y confirmar tras la explotación. Todo uno marginal: Aquel producto de la explotación que tiene contenidos ligeramente por debajo de la ley de corte, y que no se suele acumular conjuntamente con el estéril, o bien para procesar mediante tratamientos de bajo coste, o en previsión de que los precios del producto suban y puedan aprovecharse como reservas. Estéril: 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 acompañantes de la mena. Subproductos (o by-products): Suelen ser minerales de interés económico, pero que no son el objeto principal de la explotación, si bien aumentan el valor económico de la producción: por ejemplo, el Cd o el Hg contenido en yacimientos de sulfuros con altos contenidos en esfalerita, o el manganeso contenido en los pórfidos cupríferos. Explotación minera: Es el proceso o conjunto de procesos por el cual o cuales extraemos un material natural terrestre del que podemos obtener un beneficio económico: puede ser desde agua, hasta diamantes, por ejemplo. Se lleva a cabo mediante pozos (caso del agua o del petróleo, entre otros), en minas, subterráneas o a cielo abierto, o en canteras. Metalurgia extractiva: Es el proceso o conjunto de procesos, propios de la minería metálica, que permiten obtener el elemento de interés a partir del todo-uno de mina o cantera. Implica o puede implicar una serie de procesos:

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Lavado o concentración. Proceso o conjunto de procesos por el cual o cuales se separan la mena y la ganga. Pueden ser de carácter físico: por ejemplo, separación de la magnetita por medio de electroimanes; o de carácter físico-químico: por ejemplo, flotación de los sulfuros.

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Metalurgia: Proceso o conjunto de procesos por el cual se extrae el metal correspondiente de un mineral metálico. Puede ser por tostación (caso de los sulfuros: HgS + calor + O2 -> Hg + SO2) denominándose entonces pirometalurgia, o por vía húmeda (CuCO3 + H2SO4 -> CuSO4(soluble); a su vez el CuSO4 se descompone electrolíticamente: CuSO4 + en.el. -> Cu + SOx); este tipo se denomina hidrometalurgia; otra posibilidad es confiar este proceso a la acción de bacterias, y se denomina entonces biometalurgia.

Otros procesos post-mineros: El producto minero, tal como sale de cantera o de la planta de mineralurgia, si no es de carácter metálico, a menudo necesita otros tratamientos antes de ser aprovechable: por ejemplo el petróleo necesita el refino; las rocas industriales necesitan corte y tratamientos superficiales de la superficie de corte; expansión térmica de perlita o vermiculita para obtener áridos ligeros, calcinación 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 geológicos, y prácticamente cualquier proceso geológico puede dar origen a yacimientos minerales. En un estudio más restrictivo, hay que considerar dos grandes grupos de yacimientos: 1. Los de minerales, ya sean metálicos o industriales, que suelen tener su origen en fenómenos locales que afectan a una roca o conjunto de éstas, 2. Los de rocas industriales, que corresponden a áreas concretas de esa roca que presentan características locales que favorecen su explotación minera. A grandes rasgos, los procesos geológicos que dan origen a yacimientos minerales serían los siguientes: Procesos ígneos: Plutonismo: produce rocas industriales (los granitos en sentido amplio), y minerales metálicos e industriales (los denominado yacimientos ortomagmáticos, producto de la acumulación de minerales en cámaras magmáticas). Volcanismo: produce rocas industriales (algunas variedades "graníticas", áridos, puzolanas), y minerales metálicos (a menudo, en conjunción con procesos sedimentarios: yacimientos de tipo "sedex" o volcano-sedimentarios). Procesos pegmatíticos: pueden producir yacimientos de minerales metálicos (p.e., casiterita) e industriales: micas, cuarzo...

Procesos neumatolíticos e hidrotermales: suelen dar origen a yacimientos de minerales metálicos muy variados, y de algunos minerales de interés industrial. Procesos exógenos o superficiales: La erosión es el proceso por el cual las rocas de la superficie de la Tierra, en contacto con la atmósfera y la hidrosfera, se rompen en fragmentos y sufren transformaciones físicas y químicas, que dan origen a fragmentos o clastos, y a sales, fundamentalmente. Las trasformaciones que implica la erosión 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 composición química tanto del área que sufre la erosión como del área a la que van a parar estos productos. Además, durante el propio transporte se producen procesos de cambio físicos y químicos, nuevas erosiones, depósito de parte de la carga transportada, etc. La sedimentación detrítica da origen a rocas como las areniscas, y a minerales que podemos encontrar concentrados en éstas, en los yacimientos denominados de tipo placer: oro, casiterita, gemas... La sedimentación química da origen a rocas de interés industrial, como las calizas, y a minerales industriales, como el yeso o las sales, fundamentalmente. La sedimentación orgánica origina las rocas y minerales energéticos: carbón e hidrocarburos sólidos (bitúmenes, asfaltos), líquidos (petróleo) y gaseosos (gas natural). También origina otras rocas y minerales de interés industrial, como las fosforitas, o las diatomitas, entre otras. Como ya se ha mencionado, la sedimentación asociada a los fenómenos volcánicos produce yacimientos de minerales metálicos de gran importancia.

Procesos metamórficos: El metamorfismo da origen a rocas industriales importantes, como los mármoles, o las serpentinitas, así como a minerales con aplicación industrial, como el granate. No suele dar origen a yacimientos metálicos, aunque en algunos casos produce en éstos transformaciones muy importantes. Así pues, y a modo de conclusión, 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 geológicos han actuado de forma diferencial con respecto al resto del área, lo que ha permitido que se produzcan esas condiciones especiales que suponen la génesis del yacimiento.

2.- Métodos de estudio de los yacimientos minerales Los yacimientos minerales presentan, como ya hemos visto en el tema anterior, dos aspectos complementarios de gran relevancia: los geológicos y los económicos. Cada uno de estos aspectos merece ser estudiado de forma autónoma, aunque coordinada, ya que se condicionan mútuamente. Estudios de tipo geológico La geología de los yacimientos minerales es fundamental para: 1. Conocer con el mayor detalle características del yacimiento que condicionan su explotación minera 2. Determinar sus límites geográficos 3. Buscar yacimientos similares en áreas próximas o no Estos estudios comprenden una serie de aspectos diferenciados, pero complementarios, que nos deben llevar a conocer aquellos aspectos que en cada caso sean relevantes: en unos casos será la naturaleza de las rocas asociadas, en otros, la tectónica que los afecta, etc. Estos aspectos serían los siguientes: •

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Mineralógicos y petrológicos: La mineralogía y la petrografía detallada de los minerales y rocas que componen un yacimien to constituyen una información básica a conocer sobre el mismo. Para ello disponemos de una amplia variedad de técnicas: o Microscopía petrográfica (luz transmitida). Nos permite identificar los minerales no metálicos y las relaciones que es establacen entre ellos y los metálicos que puedan existir en las muestras estudiadas. o Microscopía metalográfica (luz reflejada). Sirve para identificar los minerales metálicos y sus relaciones mútuas. o Difracción de Rayos X. Nos permite identificar con mayor precisión la naturaleza de los componentes minerales del yacimiento, sobre todo de los que por su pequeño tamaño de grano no sean fácilmente identificable con las técnicas anteriores. o Microscopía electrónica/Microsonda electrónica: son técnicas específicas para el estudio a gran detalle de los minerales que componen el yacimiento, bien en el aspecto de relaciones entre ellos (Microscopía) o bien en el de las variaciones menores de la composición de los minerales o de caracterización detallada de las fases minoritarias, que en determinados casos pueden ser las de mayor valor económico (caso de oro o de los elementos del grupo del platino). La geoquímica del yacimiento, es decir, conocer con el mayor detalle la distribución de los contenidos en los elementos químicos relacionados de forma directa o indirecta con la mineralización, o afectados por los procesos que han formado o modificado el yacimiento, tiene importancia directa en cuanto que define las áreas de mayor interés minero, e indirecta, pues a menudo nos permite definir guías de prospección dentro del propio yacimiento, o para otros similares. Geométricos: los aspectos geométricos de un yacimiento son siempre fundamentales: conocer cual es su orientación con respecto al norte (dirección o rumbo) y su inclinación

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promedio (o buzamiento). A menudo estos datos no son constantes, variando de forma más o menos acusada: la variabilidad es máxima en los yacimientos estratoligados plegados, y mínima en algunos yacimientos filonianos muy regulares. El espesor (o potencia) también se puede considerar dentro de esta categoría. Para estudiar este aspecto necesitamos datos de observación, ya sea directa o a través de sondeos mecánicos. Complementario con el aspecto anterior tenemos la relación que se establece entre la orientación del yacimiento y la de las rocas en las que se localiza: cuando ambos son paralelos hablamos de yacimientos estratoligados, estratoides, o incluso sedimentarios (o singenéticos), mientras que cuando no son paralelos hablamos de yacimientos no concordantes o epigenéticos. Con respecto a los términos indicados, estratoligado se refiere a una yacimiento que se encuentra formando capas, pero no sabemos si tiene o no origen sedimentario; estratoide se suele utilizar para designar yacimientos en capas cuyo origen no parece ser sedimentario; el término singenético se refiere exclusivamente a concentraciones que se originan por procesos sedimentarios, a la vez que el resto de las rocas sedimentarias que forman la secuencia. En los yacimientos estratoligados hay otros factores que suelen ser de importancia en su estudio y caracterización: los aspectos estratigráficos (caracterización de la secuencia sedimentaria en la que se enclavan, del nivel concreto en que se localizan, etc.); los aspectos sedimentológicos (medio sedimentario en que se formó la secuencia, variaciones paleogeográficas que puedan existir); los aspectos petrológicos (características de las rocas implicadas); los aspectos tectónicos (pliegues y fallas que puedan afectar a las formaciones o capas que forman el yacimiento). En los yacimientos no concordantes o diagenéticos puede haber también una gran variedad de factores a considerar. En general, el principal es conocer el control geológico y geométrico de la mineralización: si está confinado en una estructura discordante bien delimitada (dique o filón), si está confinado por un conjunto estructural más amplio (bandas de deformación o de cizalla), si está diseminado o concentrado en un conjunto rocoso sin que muestre ningún patrón claro, si aparece en una situación concreta, como puede ser el contacto entre dos tipos de rocas distintas... Otro factor suele ser el mineralógico/petrológico, que busca establecer relaciones entre los minerales o rocas que forman el yacimiento y los procesos que pueden afectarla: cristalización, alteración hidrotermal, alteración superficial... En cuanto a la prospección o investigación de yacimientos, se pueden considerar cuatros aspectos diferentes: los geológicos, geoquímicos, geofísicos y las labores mineras, incluyendo los sondeos mecánicos. En el Tema 19 estudiaremos con mayor detalle estos aspectos. Una vez conocidas las características generales de los yacimientos, de acuerdo con lo hasta ahora expuesto, disponemos de los suficientes datos para conocer los procesos que lo han formado y modificado. No obstante, en ocasiones esta información no es suficiente, dado que puede haber procesos distintos que por convergencia han podido ser los responsables de estas características más comunes: si encontramos oro en una roca sedimentaria de tipo arenoso, puede ser porque se depositó conjuntamente con ella, pero también puede ser que halla sido introducido en la misma por un proceso hidrotermal, aprovechando la porosidad y permeabilidad de la misma. En estos casos, existen estudios más detallados que nos permiten conocer mejor el proceso o procesos implicados en la formación del yacimiento:

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El estudio de las inclusiones fluidas atrapadas en minerales (fundamentalmente de la ganga) suele aportar datos relevantes sobre la composición y temperatura de los fluidos implicados en la formación del yacimiento. El estudio de la geoquímica isotópica aporta datos en dos aspectos: la edad de los minerales (a través de la geoquímica de isótopos radiogénico o radioactivos, como C14, por ejemplo), y relaciones entre los minerales del yacimiento y otros minerales o fluidos asociados (a través de la geoquímica de isótopos estables, como S34, O18, etc.).

En definitiva, todos estos estudios nos llevan a este conocimiento básico del yacimiento que nos debe permitir establecer sus características mineras, pero que requieren un complemento: Su valorización en términos económicos, lo que debe permitir establecer si la explotación es viable o no desde el punto de vista económico. Estudios de tipo económico-minero Desde este punto de vista, son dos los estudios requeridos para obtener una idea clara de si una concentración mineral se puede considerar o no un Yacimiento Mineral: la cubicación de sus reservas, y el estudio de su viabilidad económica. La cubicación de reservas de un yacimiento consiste en establecer de forma numérica los principales parámetros de la explotación: tonelaje (o volumen) del material explotable, ley media y ley de corte, así como el valor económico total de estas reservas. Para ello, se parte de datos puntuales, que en general proceden de sondeos mecánicos, que se extrapolan a datos areales, se multiplican por la potencia para obtener volúmenes, que se multiplican a su vez por la densidad para obtener tonelaje de todo uno, y por los contenidos (leyes) para obtener el tonelaje del mineral o elemento de interés minero que vamos a obtener. En la valoración económica hay que tener en cuenta este tonelaje, pero afectado por el rendimiento de la planta de tratamiento (que nos define la proporción del elemento que queda inaprovechado debido a pérdidas en el proceso de concentración), y en su caso, el precio que nos pagarán en las plantas metalúrgicas por la tonelada del concentrado que podamos conseguir en el lavadero. También hay que conocer los contenidos en elementos que puedan añadir valor comercial a nuestra producción, o que puedan afectar negativamente a éste. Esta cubicación, además de por lo datos puramente geológicos, está afectada por otros factores, como el geométrico (mayor o menor continuidad de la mineralización el en yacimiento, que puede hacer que determinadas zonas queden inaccesibles a la explotación), y por el tipo de minería que se pretende llevar a cabo: no es lo mismo la explotación subterránea que la a cielo abierto, como diferencias más acusadas. En cada caso, el planteamiento económico-minero puede ser diferente, puesto que, por ejemplo, en la explotación a cielo abierto, a menudo el hecho de que la explotación de una zona rica pueda obligar a desmontar una zona con mineralización pobre puede hacer rentable la explotación de esta zona, que en otras condiciones sería subeconómica. Una cuestión siempre importante es el análisis de las perspectivas de futuro del valor económico de la producción. Es un dato siempre interpretativo, no podemos "conocer el futuro", saber qué

oscilaciones van a poder tener los precios de los minerales, metales o rocas a lo largo de la vida prevista para nuestra explotación minera, ni de qué oscilaciones va a tener el dólar, principal divida en que se produce su cotización. No obstante, es necesario tener alguna indicación en ese sentido: conocer las perspectivas de mercado de nuestro producto, que no sean negativas de antemano, pues ello afectará negativamente a este dato del valor económico de la producción. El estudio de viabilidad tiene como dato de partida el valor económico de nuestra producción, procedente la cubicación. Para que esta viabilidad sea cierta, ha de darse que: Producción = Costes de explotación + beneficio industrial De esta forma, el estudio de viabilidad incluye fundamentalmente el análisis de los costes de explotación, aunque a menudo también el de las expectativas de futuro del valor de la producción. Para este análisis, un dato primordial es el del plazo previsto para la explotación, que, en términos generales, no debe ser inferior a 10 años, para obtener la amortización completa de las inversiones. Para ello, normalmente se divide el tonelaje de las reservas entre 10, y se obtiene un valor indicativo de la producción anual prevista, lo que a su vez nos da el valor anual de la producción. Otro dato importante corresponde a la técnica de explotación a emplear, dado que cada una requiere unas inversiones determinadas, tanto en instalaciones como en maquinaria. El tratamiento que requiera la mena implica también unas inversiones, que en general dependen también del volumen de la producción anual, e implican un coste adicional fijo por tonelada. Las distancias a medios de transporte, tanto de ámbito local/regional (carreteras o ferrocarriles) como de mayor ámbito (puertos), añada un coste por tonelada variable en función de esta distancia y de la distancia al punto de consumo final. Los condicionantes medioambientales son en la actualidad muy estrictos, y pueden llegar desde la prohibición total de realizar determinadas explotaciones mineras, a la necesidad de llevar a cabo una restauración ambiental, cuyo coste se añade al propio de la explotación en sí. Por último, nos referiremos al coste de la explotación en sí, que incluye los costes del personal, tanto implicado directamente en el proceso (los mineros), como los necesarios para el funcionamiento administrativo de la empresa, y los costes de explotación (consumibles, como energía eléctrica, combustible de maquinarias, repuestos...). Otro capítulo a considerar como coste es el de la investigación minera que se llevó a cabo para descubrir el yacimiento, que ha de ser cubierto también por la explotación. Incluso hay que incluir los costes de otras prospecciones llevadas a cabo son éxito antes de encontrar este yacimiento, así como de las que se sigan llevando a cabo para descubrir otros, mientras que no se produzca otro descubrimiento que pueda asumir esos costes.

En definitiva, la viabilidad de un yacimiento depende de tantos factores, que además pueden variar tanto a lo largo del periodo de actividad de la explotación, que a menudo se dice que el estudio de su viabilidad solamente termina cuando el yacimiento ya se ha agotado. Por ello, la minería tiene la justa consideración de actividad económica de alto riesgo. 3.- Los yacimientos minerales: bases para una clasificación Introducción Un aspecto fundamental de cualquier estudio sistemático es la clasificación de los objeto del estudio. El principal problema que se plantea en cualquier clasificación de objetos naturales es fijar el o los criterios a seguir a la hora de efectuar esta clasificación de forma que nos sea de utilidad práctica, y que permite un agrupamiento de los objetos de tipo unívoco, es decir, que el mismo objeto no entre más que en uno solo de los grupos que se establezcan. De esta forma, una clasificación que es poco adecuada para los minerales, como es la genética (el cuarzo, por ejemplo, se clasificaría en todos los grupos que se establezcan, pues se forma en todos los ambientes geológicos posibles) sí es adecuada para la clasificación de rocas y de yacimientos minerales, pues éstos tienden a formarse por procesos concretos y únicos. No obstante, el problema a menudo es identificar correctamente qué proceso es el que ha formado una roca o un yacimiento mineral en concreto. Una ventaja importante de la clasificación genética es que nos permite establecer un criterio importante para la investigación de otros yacimientos similares: el conocimiento preciso del modo de formación 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 éstas con su entorno estructural. Este cuadro nos va a servir de guía en la búsqueda de nuevos yacimientos en áreas próximas, o en otras regiones similares desde el punto de vista geológico. Por tanto, la clasificación que hemos adoptado aquí para el estudio de los yacimientos es en general, una clasificación genética, basada en la identificación del proceso geológico que ha dado origen a esa concentración de minerales. Estos procesos pueden ser englobados en dos grandes grupos: 1. Procesos exógenos, esto es, todos aquellos que tienen lugar por encima de la superficie terrestre, como consecuencia de la interacción entre las rocas y la atmósfera y la hidrosfera. 2. Procesos endógenos, o todos aquellos que tienen lugar por debajo de la superficie terrestre, como consecuencia de los procesos de liberación del calor interno del planeta, materializados en la Tectónica de Placas y procesos asociados, tales como el magmatismo y el metamorfismo. Procesos geológicos externos o exógenos La exposición de las rocas a la acción de los agentes externos de nuestro planeta (atmósfera, hidrosfera) produce una serie de efectos que en general conocemos bien: alteraciones (por ejemplo, la oxidación de los metales, como el hierro), cambios bruscos de temperatura, disolución

de componentes. Fenómenos que se conocen con el nombre de meteorización (química y física). Como resultado, los materiales duros y compactos se disgregan y disuelven en parte, y los productos (fragmentos, sales), son transportados hídrica o mecánicamente. La migración y posterior depósito de estos productos serán consecuencia de las condiciones físicas y químicas del medio (barreras físicas y químicas). Estos procesos conducen a la formación de las rocas y yacimientos de origen exógeno. A efectos de una clasificación más detallada, se pueden diferenciar dos grandes subtipos: rocas o yacimientos residuales (originados como consecuencia de los fenómenos de meteorización in situ, de la propia roca-madre), y rocas o yacimientos sedimentarios, originados como consecuencia de los fenómenos de depósito, en general a distancias más o menos grandes de las rocas-madre. Estos yacimientos o rocas sedimentarias se clasifican en mayor detalle, en función del proceso sedimentario: •

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Rocas o yacimientos detríticos: el depósito se origina de forma física, como consecuencia de la pérdida de poder de arrastre del agente de transporte, con lo que las partículas transportadas caen al fondo de la cuenca. Se depositan así 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 químicos: el depósito se produce por precipitación de las sales o compuestos químicos, como consecuencia de una saturación de las aguas en estas sales o por la acción de barreras geoquímicas (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 bioquímicos y orgánicos: la sedimentación es una acumulación de restos de organismos (conchas, caparazones, esqueletos, materia vegetal). Las fosforitas y el carbón son ejemplos de este tipo de yacimientos.

Todas estas rocas o yacimientos de origen sedimentario presentan caracteres generales comunes: suelen estar estructurados en capas, están afectados por la deformación tectónica, y suelen presentar una gran extensión lateral, y en general, una potencia (espesor) limitado. Procesos geológicos internos o endógenos Los procesos que tienen lugar por debajo de la superficie de nuestro planeta tienen su origen en la liberación de su calor interno, y se manifiestan en una serie de fenómenos, algunos de los cuales pueden observarse directamente en la superficie, como es el caso del volcanismo. Esta liberación del calor interno se produce de dos formas: por radiación (o conducción) y por convección. La radiación es la liberación del calor transmitido desde zonas calientes a zonas frías, de la misma forma que el extremo exterior de una cuchara sumergida en un líquido caliente termina calentándose: no implica movimiento de materia, solo transmisión del calor. En la convección el calor se transmite en forma de movimiento de lo caliente hacia zonas frías. Ejemplos son la convección 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 irradiación solar, y esta temperatura aumenta con la profundidad (gradiente geotérmico). Por otra parte, la convección produce un lentísimo movimiento de las rocas de zonas profundas hacia la superficie, que fuerza el movimiento de las rígidas placas litosféricas, lo que conocemos con el nombre de tectónica de placas. La combinación de estos dos mecanismos (y las interacciones que se producen entre las placas) es responsable de los fenómenos internos del planeta: fenómenos sísmicos (terremotos), fenómenos magmáticos (volcanismo, como más conocido) y fenómenos de transformación de las rocas al quedar sometidas a altas presiones y/o temperaturas (metamorfismo). Los fenómenos sísmicos no dan origen a rocas ni a yacimientos, pero los otros dos si. El magmatismo incluye los procesos implicados en la génesis y evolución 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 más detalle este proceso en los temas correspondientes, pero hay una serie de apartados que permiten una subdivisión más completa de las rocas y yacimientos originados en relación con este proceso: •

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El origen de los magmas. La formación del magma obedece a fenómenos complejos, que tienen lugar en regiones profundas de la corteza, o el manto superior. Por tanto, su estudio solo se puede abordar desde la experimentación en laboratorios muy especializados, que permita reproducir las condiciones de alta presión y temperatura responsables de estos procesos. Un aspecto muy importante a considerar es que se originan por fusión incompleta de los materiales correspondientes: no es una fusión total de éstas, sino parcial, comenzando por los minerales de punto de fusión más bajo, y finalizando con los más reactivos. Esto hace que, en función de cual sea el porcentaje de fusión, se puedan obtener a partir de un mismo material madre magmas muy diferentes. La evolución del magma: una vez formado, y hasta que se consolida completamente por cristalización, el magma asciende a través de la corteza terrestre, sufriendo algunos cambios mineralógicos y químicos. Entre estos cambios, los más importantes son la cristalización fraccionada (posibilidad de que algunos de los cristales que pueda contener el magma se separen de éste), la asimilación (digestión 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 composición de un magma. La cristalización del magma: Al ascender en la corteza el magma se pone en contacto con rocas más frías, y él mismo se enfría. Al alcanzase las temperaturas de cristalización de minerales determinados, éstos se forman, disminuyendo la capacidad del magma de ascender: aumenta su viscosidad. Durante el proceso de enfriamiento se forman determinados minerales, en función de la termodinámica 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. Así, esta etapa de cristalización principal da origen a las rocas plutónicas, cuya mineralogía y textura estarán relacionadas con la historia global del magma. Con posterioridad a la cristalización principal del magma, los fluidos residuales se liberan y evolucionan entre la zona de cristalización y la superficie. Cristalizan allí donde se

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encuentran con condiciones favorables para ello: cuando el enfriamiento del fluido provoca la cristalización de determinados minerales, o cuando cambian las condiciones de presión, o de Eh-pH. En ocasiones, estos fluidos llegan a regiones superficiales, dando origen al desarrollo de sistemas geotérmicos. Por otra parte, el magma puede alcanzar la superficie de la corteza, dando origen a los procesos volcánicos. En estas condiciones se pueden dar dos situaciones diferentes: que alcance la superficie continental, en un medio subaéreo, o que la salida del magma, o erupción, se produzca bajo el agua del mar, o de lagos... Cuando el enfriamiento es muy brusco, los componentes mayoritarios del magma cristalizarán o se enfriarán formando un vidrio (obsidiana o perlita) o un material escoriáceo (pómez), mientras que los volátiles se liberarán a la atmósfera, y se dispersarán. En el segundo caso, los volátiles podrán interaccionar con el agua y sus sales, formando compuestos insolubles de esos elementos (Pb, Zn, Cu, Fe, Hg....) lo que dará origen a yacimientos minerales.

De esta forma, los procesos magmáticos se pueden considerar como un conjunto de procesos muy activos en la formación de yacimientos, tanto de rocas como de minerales de interés minero. Por contra, el metamorfismo es un proceso que no suele producir transformaciones de interés minero. Algunas excepciones son la transformación de las calizas en mármoles, de mayor compacidad y vistosidad que la de las rocas originales, la formación de serpentinitas, roca también con posibilidades ornamentales, o la génesis de minerales nuevos con aplicaciones industriales, como el granate, la andalucita... Pero en general, el metamorfismo, al ir acompañado de deformación tectónica, y de removilización de componentes volátiles, es un proceso que destruye los yacimientos, más que generarlos. Todo ello nos lleva a una clasificación en que prima el criterio genético, la relación que se establece entre el proceso geológico responsable de la formación de la roca o mineral correspondiente y su producto final. El proceso generador sedimentario La erosión y el transporte Sedimentación detrítica Sedimentación química y bioquímica Sedimentación orgánica El proceso generador magmático Plutonismo y subvolcanismo Volcanismo Metasomatismo Hidrotermalismo

El papel del metamorfismo

4.- La erosión y el transporte Introducción Dentro del ambiente exógeno, uno de los procesos más importantes que tienen lugar, debido a la dinámica superficial del planeta, es la erosión, es decir, el desgaste físico y químico que sufren las rocas bajo la acción de los agentes atmosféricos. Asociado a este proceso está el de transporte de los productos de la erosión (fragmentos de rocas, minerales, sales) por los mismos agentes que producen los fenómenos de erosión: el agua, el viento. Los procesos erosivos tienen lugar como consecuencia de tres grupos de fenómenos: 1. Los de carácter físico, ligados a cambios de temperatura, o de estado físico del agua (cristalización de hielo en grietas), 2. Los de tipo químico (disolución de minerales, hidrólisis de éstos, cristalización de sales) 3. Los de tipo biológico (acción de determinados microorganismos, como las bacterias, líquenes, o de las raíces de plantas). Como resultado, las rocas de la superficie terrestre, formadas en determinadas condiciones de presión y temperatura, al quedar sometidas a otras muy diferentes reaccionan con el entorno, lo que induce a un desequilibrio. Esto da lugar a su fragmentación y a la salida de determinados componentes químicos, desde su casi totalidad (si se produce su disolución), a la lixiviación o lavado de determinados componentes, que deja un residuo insoluble enriquecido en determinados elementos o compuestos. Por su parte, el papel del transporte es también importante, ya que en algunos casos, si su acción es mas lenta que la del proceso erosivo, se podrá producir la acumulación in situ de los productos de la erosión. En otros casos el proceso erosivo puede suponer el desmantelamiento continuo de estos productos. El transporte juega también un papel muy importante en la clasificación de los productos de la erosión, ya que su mayor o menor capacidad de arrastre y reactividad química condicionan el que los productos de la erosión sigan o no siendo transportados. Procesos erosivos Como ya se ha indicado, la erosión tiene lugar mediante tres grupos de mecanismos: físicos, químicos y biológicos, que en general se combinan, con mayor o menor importancia de unos u otros en función de un factor primordial: el clima, que condiciona a su vez la disponibilidad de agua, de vegetación, las temperaturas medias, sus oscilaciones. Estos factores influyen en la degradación a la intemperie de cualquier sólido. Por ello, hay climas que favorecen la preservación de las rocas, y climas bajo los que se produce una muy intensa meteorización, así como la rápida descomposición de cualquier resto orgánico.

Meteorización física La meteorización física agrupa a aquellos procesos o mecanismos que provocan la disgregación de las rocas, sin afectar a su composición química o mineralógica. Son de naturaleza variada: •

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La acción del cambio de temperatura nocturno/diurno, sobre todo en zonas con fuerte insolación, provoca efectos de contracción/extensión térmica de los minerales que producen su rotura. Esta oscilación térmica es especialmente activa en los vértices y aristas de bloques de rocas, y es el principal responsable de las forma de "bolos" de los bloques graníticos sometidos a la acción de la intemperie. La acción abrasiva de los materiales arrastrados por el agua, el viento o el hielo (glaciares), que golpean o se frotan contra las rocas, favoreciendo su disgregación mecánica. La acción de helada/deshielo en climas húmedos hace que el agua que se introduce como humedad en las grietas de las rocas (formadas por otros procesos, como la oscilación térmica, p.ej.) al congelarse genere unas enormes presiones internas, que tienden a acentuar esas fracturas. Del mismo modo, la introducción de aguas cargadas en sales en esas grietas suele ir acompañada de la cristalización de las sales (sulfatos, carbonatos, cloruros) con el mismo efecto de provocar un aumento de la presión en la grieta, que produce su ampliación. Al irse aproximarse a la superficie de la Tierra, las rocas que han estado sometidas a altas presiones de confinamiento sufren una pérdida de carga o descompensación litostática, lo que se traduce en la aparición en las mismas de fracturas por lo general paralelas a la superficie topográfica. La fracturación tectónica de las rocas, previa a los procesos erosivos, favorece la meteorización de éstas.

Cada uno de estos procesos se da con mayor o menor importancia en unas regiones u otras en función de su climatología, y lo normal es que en cada región se den varios mecanismos, que pueden ser más o menos activos en cada caso dependiendo de la época del año (variaciones estacionales). Meteorización biológica Los organismos provocan también la meteorización de las rocas, en dos vertientes: una biofísica y otra bioquímica. En el apartado biofísico tenemos fundamentalmente la acción de las raíces de árboles y arbustos, que al introducirse en el subsuelo ensanchan las grietas que puedan existir y colaboran en la fracturación de las rocas. También podemos señalar el papel de algunos animales, sobre todo los que excavan madrigueras, o los organismos costeros que viven sobre las rocas perforando pequeñas oquedades, contribuyendo de forma muy marcada a la acción erosiva del oleaje. Papel aparte merece la acción erosiva desarrollada por el hombre, que con sus obras, construcciones, etc., provoca tantos y tan variados efectos erosivos. En el apartado bioquímico, las propias raíces de árboles y plantas actúan químicamente con las rocas, captando cationes y contribuyendo a la alteración de los minerales. Los líquenes, famosos por su capacidad de colonizar las superficies de todo tipo de rocas, segregan ácidos que permiten

su fijación al sustrato rocoso. Por otra parte, los productos metabólicos de los organismos que viven sobre las rocas incluyen productos muy agresivos para éstas, que favorecen su descomposición. Meteorización química Las rocas, al estar formadas por minerales, son sensibles al ataque de los agentes químicos existentes en la superficie de la Tierra. Por tanto, las posibilidades de la meteorización química 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 ácidos débiles, otros en ácidos 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: disolución, hidrólisis y oxidación, sin olvidar otros que pueden ser localmente importantes, como la descomposición térmica. La oxidación de minerales implica el cambio del estado de valencia de los metales que contiene en presencia de oxígeno libre. El caso más conocido es el paso del hierro de 2+ a 3+, que afecta a minerales como pirita, olivino, piroxeno, biotita. Esta oxidación produce además un aumento de la carga positiva en el mineral, que tiende a compensarse con la entrada de iones hidroxilo (OH -) Esto, unido al mayor tamaño iónico del Fe3+, desestabiliza la red cristalina del mineral. La oxidación puede ir acompañada de los procesos que veremos a continuación. La hidratación implica la absorción de moléculas de agua y su incorporación 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 formación de otro mineral. Es el caso, p.ej., de la anhidrita, que por hidratación se transforma en yeso: CaSO4 + 2 H2O -> CaSO4 · 2 H2O Otro 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 desecación se vuelven a contraer. En algunos casos, la repetición cíclica de procesos de hidratación-deshidratación, propios de climas estacionales, puede provocar la destrucción de la red cristalina del mineral. La hidrólisis consiste en la descomposición de los minerales debido a la acción de los hidrogeniones de las aguas ácidas. El proceso implica tres pasos: 1) rotura de la estructura del mineral. Debido a su pequeño tamaño y a su gran movilidad, los iones H+ se introducen con facilidad en las redes cristalinas, lo que produce la pérdida de su neutralidad eléctrica; para recuperarla, el cristal tiende a expulsar a los cationes, cuya carga es también positiva. Como consecuencia, la estructura cristalina colapsa, y se liberan también 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) Neoformación de otros minerales, por la unión de los iones que dan como

resultado compuestos insolubles. La intensidad del proceso hidrolítico se traduce en el grado de lixiviación de elementos químicos y en la formación de nuevos minerales. Veamos un ejemplo: Un mineral frecuente en las rocas ígneas es la ortoclasa. Su hidrólisis produce la pérdida de parte de su potasio y de su sílice: 3 KAlSi3O8 + H+ -> KAl2(Al,Si3)O10 (OH)2 + 6 SiO2 + 2 K+ Es decir, implica la formación de un filosilicato (illita), sílice (en forma de cuarzo o de gel, que puede ser arrastrado por el agua), y iones potasio, que se lixivian con el agua. Ahora bien, cuando el medio es muy rico en H+, se produce también la hidrólisis de la illita: KAl2(Al,Si3)O10 (OH)2 + 2 H+ -> 3 Al2Si2O5(OH)4 + 2 K+ Es decir, la formación de caolinita y la liberación total del potasio contenido en el mineral original. En medios aún más ácidos, y a temperaturas más altas, se llega a producir también la hidrólisis de la caolinita, con formación de hidróxido de aluminio, gibbsita: 3 Al2Si2O5(OH)4 + H+ -> 2 Al(OH)3 + 2 SiO2 Otro caso de lixiviación es el que afecta a los carbonatos, en especial a la calcita: CaCO3 + H2O -> Ca2+ + 2 HCO3La disolución implica que determinados componentes químicos de la roca pasan de formar parte de ésta, en forma de un compuesto mineral, a formar iones en disolución 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 disolución de algunos de los componentes de la roca, pero no de otros, es decir, arrastra (o lixivia) a unos componentes, los más lábiles, y concentra relativamente a otros en el residuo. En cada caso, dependiendo de la concentración del mineral que se disuelve, los cambios serán más o menos importantes. Los procesos de disolución e hidrólisis se ven favorecidos por factores climáticos y ambientales, y en especial por las altas temperaturas de los climas cálidos, que favorecen la dinámica de los procesos, y por tanto, la presencia de aniones en el agua que la hacen más activa químicamente: caso de los aniones Cl-, SO42-, HCO3-. La presencia en el área de compuestos "precursores" de estos aniones, como los carbonatos o sulfuros, favorece aún más este hecho. Es el caso, p.ej., de la existencia de yacimientos de sulfuros metálicos. Es importante observar que frente a estos procesos de disolución y lixiviación hay elementos que se movilizan con mayor facilidad que otros; hay elementos que entran en disolución con gran facilidad, mientras que otros tienden a formar geles, menos solubles, o forman rápidamente compuestos muy insolubles, quedando por tanto retenidos en el residuo de la roca. Así, los elementos se lixivian por el siguiente orden de mayor a menos facilidad:

Na2O>CaO>FeO>MgO>K2O>SiO2>Al2O3 mientras que los que tienden a concentrarse en la roca alterada son: H2O>Fe2O3 Factores que influyen en la meteorización Como hemos visto, son muchos los mecanismos que actúan de forma coordinada para producir la meteorización. Cada uno precisa de unas condiciones más o menos importantes para actuar, en forma de una serie de factores condicionantes: el clima, la litología, la topografía, la actividad biológica, el tiempo de actuación 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 meteorización) y de vegetación. Otro factor asociado es la temperatura y sus oscilaciones. Destaquemos, en lo que se refiere a la meteorización química, que cada aumento de 10ºC de la temperatura duplica la velocidad a la que se producen la mayoría de las reacciones químicas. Así, el clima más favorable para los procesos de meteorización 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 habrá un agente muy predominante: en climas muy fríos serán los propios del arrastre por el hielo (acción de los glaciares), en los muy secos y cálidos, la acción del sol, etc. La litología tiene una influencia decisiva sobre determinados mecanismos. Hay rocas, como las cuarcitas, que por su estabilidad química apenas son afectadas por los procesos de meteorización química, y por su dureza, tampoco por los de tipo físico; por eso, normalmente aparecen formando altos topográficos. Otras presentan distintas características en función del clima. Los granitos se alteran con gran facilidad en climas cálidos por la hidrólisis de sus feldespatos, mientras que en climas fríos y secos resisten bien los efectos de la meteorización. De igual manera, las calizas necesitan climas cálidos y húmedos para que se produzca su disolución. Una observación importante es que en las rocas ígneas 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 litológico son la porosidad y permeabilidad que pueda presentar la roca, y su mayor o menos grado de fracturación tectónica, que favorecen la infiltración de aguas superficiales, favoreciendo a su vez los procesos de meteorización química y/o biológica. La topografía, o las formas locales del relieve, pueden afectar a algunos de los mecanismos activos de erosión: por ejemplo, las laderas de solana sufren procesos distintos que los de las de umbría. En las primeras los veranos serán favorecedores de los procesos que implican la insolación, mientras que en las segundas durante los inviernos la acción del hielo podrá ser un agente erosivo importante. También 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 más continuado entre el agua cargada de sales y las rocas. Así, por ejemplo la laterización requiere un relieve muy suave. La actividad biológica afecta también a los mecanismos de meteorización activos. En términos generales, la presencia de una cubierta vegetal continua favorece los procesos de meteorización química, mientras que la ausencia de ésta favorece los de tipo físico. El tiempo favorece los procesos de meteorización, en general: todos estos procesos son de carácter lento, con lo que cuanto más tiempo queden sometidas las rocas a la acción de la intemperie, mayor facilidad tendrán los procesos erosivos para actuar. Así, si las rocas que albergan un depósito mineral son rápidamente cubiertas por otras (p.ej., sedimentarias o volcánicas), éste será preservado de los procesos erosivos. En este sentido, la tectónica regional puede jugar un importante papel. Procesos de transporte Como hemos visto, la acción de los mecanismos erosivos, físicos y químicos, tiende a dar origen a tres tipos de productos: fragmentos de minerales o rocas (que reciben el nombre de clastos), geles e iones en disolución. El transporte se lleva a cabo de tres formas: como iones en solución, como suspensiones coloidales, o como carga en fondo. Los iones viajan en solución, y para que se produzca su precipitación química han de quedar sometidas a condiciones específicas producto de solubilidad (kps), o de sobresaturación, 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 microscópicas (diatomeas), u otros microorganismos, que fijan el carbonato cálcico de las aguas. También es posible que la mezcla con otros fluidos produzca la precipitación de determinados compuestos. Por ejemplo, en relación con las emisiones volcánicas submarinas se produce la salida de abundantes metales pesados y formas químicas del azufre, provocando la precipitación de sulfuros de esos metales. En suspensión se transportan las partículas más pequeñas, y los geles, mientras que como carga en fondo se transportan los clastos de mayor tamaño. A su vez, dentro de esta última modalidad existen tres posibilidades: saltación, rodadura o arrastre. El hecho de que las partículas físicas sean transportadas de una u otra forma depende en primer lugar de la velocidad de la corriente (cuanto mayor sea ésta, mayor será el tamaño medio de las partículas transportadas por cada modalidad). Otros factores que influyen son el tamaño de las partículas, su densidad y su forma: a igualdad de tamaño las más densas serán transportadas con mayor dificultad, mientras que la forma influye sobre todo en el mecanismo de transporte activo: las más redondeadas tenderán a rodar, y las menos, a ser arrastradas, o a saltar El depósito de las partículas se produce cuando la corriente pierde energía, o lo que es lo mismo, velocidad. Primero dejará de ser transportada la carga en fondo, y cuando la energía sea muy baja, es decir, en aguas mansas o al cesar el viento, se depositará también la carga en suspensión.

5.- Productos de la meteorización Hemos visto a lo largo del tema anterior como se produce la meteorización, y cuales son sus principales productos: los clastos, geles e iones, que son transportados hacia los medios de depósito. Pero hay minerales y rocas que son producto de estos procesos, produciéndose una acumulación in situ característica. Los más extendidos son los regolitos y suelos, las lateritas y bauxitas, y los gossans. También nos vamos a referir dentro de esta tema a los procesos de degradación de la piedra natural, lo que recibe el nombre genérico de "mal de la piedra". Regolitos y suelos La acción de los agentes atmosféricos 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 formación de un manto más o menos continuo de materiales intensamente alterados, de espesor variable y caracteres que dependen en el detalle de diversos factores, entre los que los más importantes son la naturaleza de la roca original y el clima existente en la región. Denominamos regolito al conjunto de materiales producto directo de la meteorización de un sustrato. Se trata de un conjunto de materiales relativamente homogéneo, 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 evolución geológica y biológica del regolito. Esta diferencia explica el que al "suelo" de otros planetas, como el de nuestro satélite, la Luna, no se le denomine así, sino regolito: se trata de una acumulación no estructurada de polvo cósmico y de materiales procedentes de la trituración de rocas de la superficie planetaria como resultado del impacto de meteoritos. Los regolitos y suelos están formados por componentes sólidos, líquidos y gaseosos, además de un importante componente orgánico. Los componentes sólidos son los fragmentos de rocas y minerales procedentes de la meteorización. Los líquidos, el agua de infiltración, más o menos cargada de sales en disolución. Los gaseosos corresponden a aire atrapado en los poros del componente sólido, más o menos oxigenado cuanto mejor sea la porosidad del material. La materia orgánica corresponde a restos de la descomposición de organismos (vegetales y animales), más o menos transformada en ácidos húmicos, pero también materia viva: raíces de plantes, y microflora bacteriana saprofítica. El suelo se utiliza con fines agrícolas, ganaderos y como reserva forestal; son muy importantes las modificaciones debidas al uso urbano de éste. Las actividades industriales, urbanas, agrícolas y ganaderas implican la existencia de residuos tóxicos 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 ecológico y permitir su utilización 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 estructuración aparece desarrollada al menos en sus términos básicos. Es decir, que cuando observamos este manto de alteración existente bajo la superficie de cualquier punto de nuestro planeta, podemos ver que está formado por una serie de capas u horizontes, distribuidos de forma aproximadamente paralela a la superficie topográfica. Se pueden diferenciar tres horizontes principales, que se designan como A, B y C. El horizonte A es el más superficial, y se caracteriza por su color oscuro, debido a la presencia en el mismo de abundante materia orgánica. Además, es el más intensamente afectado por los procesos de disolución, que arrastran sus iones hacia horizontes más profundos, por lo que se le conoce también como horizonte de lixiviación o de lavado. El horizonte B recibe también el nombre de horizonte de acumulación, porque en él se produce el depósito de iones procedentes del lavado del A. Se caracteriza por la abundancia de componentes minerales, que pueden ser tanto arcillas, producto de la meteorización de la roca, como sales precipitadas: carbonato cálcico e hidróxidos de hierro son los más comunes. El horizonte C es el formado directamente sobre la roca, por lo que está constituido mayoritariamente por fragmentos más o menos alterados y estructurados de ésta. El proceso de formación del suelo recibe el nombre de edafogénesis. El proceso comienza con la formación de un regolito, sobre el que se implanta la vegetación y se produce la vida y muerte de animales y plantas. La acumulación de esta materia orgánica, y los procesos de lavado superficial producen la diferenciación de un suelo AC. Con el tiempo se llegan a desarrollar los procesos de transporte y meteorización avanzada que dan origen al horizonte de acumulación (B), formándose el característico suelo completo ABC (ver figura).

Clasificación de los suelos La naturaleza de un suelo depende de gran número de factores, que se conjugan para dar origen a distintos tipos, que pueden clasificarse de maneras muy diversas. Una clasificación básica es la que divide los suelos en dos grandes grupos: zonales y azonales. Los suelos zonales son suelos maduros, en cuya evolución juega un papel primordial el clima, con el que se encuentran en equilibrio. Es por ello que su distribución geográfica suele presentar un carácter regional, en respuesta a la distribución de la vegetación y las regiones climáticas. Pertenecen a esta categoría, entre otros: •

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Suelos en zonas polares. Las bajas temperaturas reinantes en estas zonas hacen que la meteorización química sea poco activa. La mayor parte del suelo se encuentra permanentemente helado (permafrost) y sólo la parte superficial del mismo (mollisuelo) llega a deshelarse durante el verano. En este último, los hielos y deshielos provocan deslizamientos de partículas, que unido a la existencia del permafrost a partir de los dos o tres metros de profundidad, impiden la formación de los diferentes horizontes edáficos. Además, en determinadas zonas el permafrost presenta hidratos de gas (los denominados clatratos), que constituyen un posible recurso geológico para la obtención de metano. Suelos de latitudes medias cálidas. Son propios de regiones de clima mediterráneo, y pueden ser de varios subtipos: suelos pardos mediterráneos, con un horizonte A decolorado y horizonte B rico en arcilla y de color pardo rojizo; suelos rojos mediterráneos, típicos de condiciones más áridas, y con un horizonte B de color rojizo; costras calcáreas o caliches, propios de regiones áridas o semiáridas, sin horizonte A y con un horizonte B formado por una costra o escudo de carbonato cálcico. Suelos de latitudes medias frías. En estas regiones se forman los suelos de tipo podsol, con un horizonte B que incluye un nivel oscuro de acumulación de humus y óxidos de hierro. En regiones algo menos frías se forman las tierras pardas, con un característico horizonte B de color pardo. Suelos de latitudes bajas. En climas tropicales muy húmedos, con gran intensidad y larga duración de la meteorización química, se forman suelos con un horizonte B de gran espesor, muy compactos y resistentes, y enriquecidos en óxidos de hierro y aluminio: las lateritas y bauxitas que veremos a continuación.

Los suelos azonales son suelos cuya génesis está condicionada principalmente por un factor particular distinto al climático, y que puede ser el litológico o el topográfico. Entre los condicionados por la litología 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 topografía 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 inundación de los ríos.

Paleosuelos Son suelos formados en un pasado geológico, que se han preservado de la acción erosiva por parte de los agentes externos y han quedado fosilizados dentro de una secuencia sedimentaria. Al tratarse de la parte más superficial y alterada del sustrato rocoso, los suelos son susceptibles de ser erosionados, lo que dificulta su presencia en el registro geológico. Los suelos que con más facilidad pueden conservarse, son aquellos que presentan un perfil con niveles resistentes (lateritas, costras calcáreas, etc.); aunque en ciertas condiciones suelos poco resistentes pueden también llegar a conservarse. Debido al condicionamiento climático que presentan los suelos, el estudio de las características de los paleosuelos permite conocer las condiciones climáticas que reinaron en el pasado, durante su formación. Lateritas y bauxitas Como acabamos de ver, las lateritas y bauxitas corresponden en realidad a un tipo particular de suelo, desarrollado en condiciones específicas: en climas tropicales, con temperaturas medias altas, y con alta pluviosidad. Un carácter también necesario para el desarrollo de estos suelos peculiares es la topografía plana, por favorecer la permanencia del agua en el suelo, y retardar los procesos erosivos sobre el mismo. Por su interés minero, los estudiamos de forma específica. Las lateritas se pueden definir como horizontes edáficos fuertemente enriquecidos en óxidos e hidróxidos de hierro, como consecuencia de la acumulación de estos componentes en respuesta a la meteorización química avanzada de una roca que ya previamente mostraba un cierto enriquecimiento en este componente. Están formadas mayoritariamente por hidróxidos y óxidos de hierro (goethita, lepidocrocita, hematites), a menudo acompañado de sílice o cuarzo, y de hidróxidos de aluminio y manganeso. En general estos minerales se disponen en agregados terrosos o crustiformes, formando capas de espesor muy variable, que puede llegar a la decena de metros. Se forman en zonas de relieve horizontal sobre rocas ricas en hierro, fundamentalmente sobre rocas ígneas básicas o ultrabásicas, ricas en minerales ferromagnesianos como el olivino o el piroxeno. La hidrólisis de estos minerales, a través de serpentina y clorita fundamentalmente, produce como productos finales óxidos/hidróxidos de hierro, sílice, y sales solubles de Mg y Ca (procedente de clinopiroxeno). Algunos de los componentes minoritarios de estos minerales (Ni, Cr, Co) pueden también concentrarse en la laterita, aumentando sus posibilidades mineras. De las lateritas se extrae fundamentalmente hierro, a menudo enriquecido, como hemos mencionado, en elementos metálicos refractarios. Algunos de los yacimientos de hierro más importantes del mundo son de este tipo, como los del estado de Minas Gerais, en Brasil. Las bauxitas son muy similares a las lateritas, pero enriquecidas preferencialmente en hidróxidos de aluminio, debido a que se forman sobre rocas previamente enriquecidas en este elemento.

Los minerales que forman las bauxitas son bohemita, diasporo y gibsita, a menudo acompañados de hidróxidos de hierro, óxidos de hierro y titanio (hematites, rutilo), y minerales arcillosos, fundamentalmente caolinita. Al igual que en las lateritas, estos minerales se asocian en agregados terrosos y crustiformes, así como bandeados, brechoides, pisolíticos. Suelen presentar coloraciones claras, a menudo con tonalidades rojizas, debidas a la presencia de hidróxidos de hierro. Su composición química es variable en el detalle, y nos define su calidad industrial. En especial su relación Al2O3/SiO2 y su contenido en Fe2O3 permiten su clasificación detallada y comercial. Especial interés tiene el parámetro ALFA, cuya fórmula es la siguiente: ALFA = [0.85 · (%SiO2 – (%Al2O3)]/%Al2O3 Este parámetro define aproximadamente el exceso o déficit de alúmina de un material respecto a una caolinita, afectado por un signo negativo, y permite clasificar los materiales bauxíticos en las siguientes categorías: • • • • • •

Bauxitas: ALFA entre –1 y –0.75 Bauxitas arcillosas: ALFA entre –0,75 y –0.50 Arcillas bauxíticas: ALFA entre –0,50 y –0.25 Arcillas poco bauxíticas: ALFA entre –0,25 y 0.00 Materiales arcillosos: ALFA entre 0.00 y 0.25 Materiales detríticos: ALFA 0.25

Se forman sobre rocas ricas en minerales alumínicos, y en concreto, sobre rocas ígneas ácidas, ricas en feldespatos (granitos, sienitas), o sobre rocas sedimentarias arcillosas (lutitas) o sobre rocas metamórficas ricas en moscovita (esquistos, micasquistos). También pueden formarse sobre calizas, como consecuencia de la disolución de estas, que deja un residuo arcilloso (terra rossa) cuya meteorización a su vez puede dar lugar a la bauxita. Las bauxitas se explotan para la extracción metalúrgica del aluminio, del que son la única mena. Los principales yacimientos de bauxitas se localizan en Australia, Brasil, Guayana, Surinam. Gossans Con este nombre de gossan se conocen también las monteras de alteración de algunos yacimientos de sulfuros: cuando éstos quedan sometidos a la acción de la intemperie, sufren una serie de procesos supergénicos con zonación vertical, de la forma indicada en la figura adjunta, que muestra un esquema típico de un gossan, en el que se pueden diferenciar tres grandes zonas, de abajo arriba: • • •

Zona primaria, que corresponde a los sulfuros inalterados. Zona de cementación, que es la situada por debajo del nivel freático, en la que se producen enriquecimientos en sulfuros de cobre de tipo calcosina – covellina. Zona de oxidación, comprendida entre el nivel freático y la superficie, y caracterizada por un muy importante enriquecimiento en óxidos e hidróxidos de hierro. Se puede considerar

subdividida en dos subzonas: la situada por debajo de la superficie, en la que aún podemos tener otros compuestos metálicos oxidados, como sultatos, cloruros..., y la zona superficial o de gossan propiamente dicho, formada por una acumulación masiva de hidróxidos de hierro. En conjunto, por tanto, se caracteriza por un importante enriquecimiento en hidróxidos de hierro tipo goethita, lavado de Zn y Cu fundamentalmente, y concentración diferencial del oro y la plata, que, además, pasan de estar como impurezas en las redes cristalinas de los sulfuros, a estar como elementos nativos, lo que favorece su explotabilidad.

La formación de un gossan implica la alteración de los sulfuros, lo que a su vez implica que el azufre de éstos pasa a forma de sulfatos solubles, que se liberan en el medio ambiente produciendo fenómenos de acidificación de aguas, similares a los que se producen cuando se liberan en la superficie del terreno sulfuros, durante la minería. De hecho, algunas escombreras romanas de la Faja Pirítica Ibérica son auténticos gossans, ya que en ellas se han producido los mismos fenómenos que en los gossans naturales, incluyendo la liberación y concentración de oro. Otra cuestión a considerar es que este proceso de alteración implica la liberación de aniones sulfato al medio ambiente, que producen una importante acidificación de las aguas procedentes de áreas en las que existen este tipo de yacimientos. Además, a menudo esta agua contienen proporciones variables de metales pesados, que pueden quedar dispersos también en el medio, produciendo algunos de ellos efectos tóxicos para los seres vivos. La minería favorece aún más este proceso, exponiendo a la intemperie una mayor proporción de sulfuros inalterados. Otros yacimientos residuales La destrucción de las rocas es siempre un proceso diferencial: determinados minerales de las rocas se descomponen o solubilizan con facilidad, mientras que otros pueden permanecer inalterados durante periodos mucho más largos. Ello condiciona que el proceso de meteorización pueda dar origen a yacimientos minerales caracterizados por la facilidad con la que es posible separar el mineral o minerales de interés económico, que no se da cuando la roca está sana. Para que se produzca se ha de dar una conjunción de factores litológicos y climáticos que favorezcan la degradación de los minerales sin interés, pero que no afecte al mineral o minerales explotables. Algunos ejemplos de este tipo son los yacimientos de granate de la zona del Hoyazo de Níjar, en Almería, en la que la alteración generalizada de la roca que los contiene permite la explotación de

este mineral, o algunos yacimientos de feldespato sobre rocas ígneas fuertemente alteradas, en las que el clima favorece la destrucción del resto de los minerales de éstas, pero no del feldespato, o los yacimientos de caolín que se originan sobre este mismo tipo de rocas cuando la destrucción de los feldespatos es el fenómeno predominante. En general los yacimientos de este tipo suelen presentar morfologías planares y paralelas a la superficie del terreno, similar a la de los suelos, debido precisamente a su similar proceso genético. Alteración de los monumentos La mayor parte de los monumentos construidos por el hombre están construidos con piedra natural o la incluyen como elemento auxiliar. Entre las rocas más utilizadas para ello se encuentran rocas de alta resistencia a la meteorización, como el granito, pero también otras como la arenisca, o la caliza, que son rápidamente afectadas por los fenómenos de intemperie. Además, otros productos de origen natural también se emplean, más o menos transformados, para ello: es el caso de los morteros, argamasas, o incluso los ladrillos, tejas, etc. La degradación que sufren estos componentes de las edificaciones se conocen con el nombre genérico de mal de la piedra, y es un problema que cada vez se hace mayor, sobre todo debido a que la atmósfera urbana cada vez está más degradada por la presencia de mayores concentraciones de contaminantes, cuyo efecto sobre estos materiales es devastador. Al igual que en todos los casos que hemos visto hasta ahora, el grado de evolución del proceso tiene un triple control: el litológico (el tipo de roca, que favorece o no la meteorización que la afecta) el climático (los climas más templados y húmedos son los que más favorecen este tipo de procesos), y el tiempo (los monumentos más antiguos están más degradados que los más recientes, a igualdad de los demás factores). A este se une, como ya hemos referido, el factor implicado en la contaminación urbana, que favorece especialmente los fenómenos químicos (disolución, hidrólisis...). Los principales procesos que se reconocen en relación con este fenómeno de la alteración de los monumentos son: • • • •

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Formación de pátinas: son costras superficiales, que a su vez pueden ser de suciedad, cromáticas o biogénicas. Formación de depósitos superficiales. También pueden tener diversos orígenes, desde eflorescencias salinas, pasando por acumulaciones de suciedad, hasta origen biológico. Alveolización: Consiste en la formación de una red bastante continua de huecos u alveolos, característico de ciertos materiales, sobre todo si son porosos. Excavaciones y cavernas. A diferencia del anterior, son de carácter individual, desarrollándose puntualmente o bien por erosión local de la roca, o bien por la presencia previa en la roca de huecos. Erosiones superficiales. Son consecuencia de una desagregación de los granos de rocas como la arenisca o el granito. Disgregación. Similar al anterior, pero sobre rocas de tipo químico, en la que los granos no se individualizan con facilidad (caso de las calizas).

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Fragmentación. Es la formación de fracturas, bien nuevas, porque la pieza esté sometida a grandes tensiones en su colocación, bien porque presentaba fracturas previas que se reabren o reactivan. Separación en placas. A menudo algunas rocas se descaman en placas, como consecuencia de su naturaleza laminada y la desagregación de estas láminas. Humectación: acumulación de suciedad y humedad ligada a rocas muy porosas en climas muy húmedos. Acción antrópica: es muy variada, desde las acciones físicas (colocación de letreros, etc.) hasta la química (pintadas, y posterior uso de disolventes para eliminarlas). Pérdidas de material. A menudo, como consecuencia de la suma de procesos, llegan a desaparecer completamente algunos elementos; ladrillos, morteros, bloques de piedra...

En definitiva, todos estos fenómenos hacen que la conservación de los monumentos sea un campo en el que el conocimiento de la roca y de sus características, así como de los procesos de meteorización activos en cada zona concreta tenga una gran importancia, suponiendo una necesidad a cubrir por técnicos en mineralogía y petrografía.

6.- Rocas y yacimientos sedimentarios detríticos La sedimentación detrítica tiene lugar, como ya hemos indicado, como consecuencia de la pérdida de energía del medio de transporte, que hace que este se interrumpa, con lo que las partículas físicas que son arrastradas tienden a depositarse por decantación. Se originan así los sedimentos, y a partir de éstos, y mediante el proceso de diagénesis, las rocas sedimentarias detríticas. Entre ambas, rocas y sedimentos, las más comunes son las arenas y areniscas y las rocas arcillosas (lutitas o pelitas). Además, a menudo estos materiales contienen minerales de interés minero, que se depositan conjuntamente con el resto de la roca (caso de los yacimientos de tipo placer), o se introducen en la misma aprovechando su alta porosidad y permeabilidad (caso del agua, del petróleo, del gas natural). Sedimentos y rocas sedimentarias detríticas Son la consecuencia directa de la sedimentación de las partículas físicas arrastradas por las aguas, el viento o el hielo. A su vez, es posible diferenciar dos formas de depósito, en función del tamaño y naturaleza de las partículas: •

Las de tamaño superior a 4 micras suelen ser granos minerales, entre los cuales los más comunes son los de cuarzo, seguidos de los de feldespatos, así como fragmentos líticos. En el detalle, en lo que se refiere a la naturaleza de los granos minerales, las posibilidades son prácticamente ilimitadas: granos de otros silicatos (micas, piroxeno, anfíbol...), de óxidos (magnetita, ilmenita, cromita...), incluso de metales nativos, como el oro; estos granos viajan arrastrados por el agua o viento, en suspensión o como carga en fondo, y al disminuir la energía del medio de transporte se depositan casi de inmediato (proceso físico: decantación). A estas partículas las llamamos clastos.

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Las de tamaño inferior a 4 micras suelen corresponder a minerales de la arcilla, y en este caso el transporte se produce en suspensión coloidal, lo que hace que puedan seguir siendo transportados incluso mediante aguas no agitadas. El depósito en este caso se produce por el proceso físico-químico de floculación, que puede tener lugar de forma conjunta y simultánea al depósito físico de las partículas, o con posterioridad, en zonas tranquilas. En el primer caso se origina la matriz de las rocas detríticas, es decir, la componente intergranular fina, arcillosa, de los conglomerados y arenas o areniscas, mientras que en el segundo se da origen a las rocas arcillosas (lutitas, pelitas).

El principal carácter diferenciador de los sedimentos y rocas sedimentarias es su tamaño de grano. En concreto, la escala más utilizada es la de Wenworth, que diferencia entre las variedades gruesas, de diámetro superior a 2 mm (gravas, conglomerados, pudingas, brechas), las de grano intermedio (arenas y areniscas), de diámetro comprendido entre 2 mm y 64 mm, y las de grano fino, entre 64 y 4 mm, y que corresponden a los limos y limolitas Otro carácter importante es la naturaleza de los clastos, sobre todo en las de mayor tamaño: cuando es variado hablamos de rocas polimícticas, mientras que si corresponden mayoritariamente a un tipo litológico hablamos de roca oligomíctica. Como componentes mayoritarios, en los conglomerados podemos tener fragmentos de rocas, en general cuarcíticos o carbonatados, aunque pueden estar formados por rocas de naturaleza mucho mas variada; en las arenas o areniscas el componente más común es el cuarzo, en general acompañado de feldespatos. Son también relativamente frecuentes las denominadas arenas o areniscas calcáreas bioclásticas, formadas por la acumulación de fragmentos de conchas de lamelibranquios, gasterópodos, etc., en medios costeros (playas). También suele ser objeto de interés el grado de evolución de los clastos, que se traduce en su forma: los más inmaduros suelen ser angulosos y de baja esfericidad, mientras que los más evolucionados, los que encontramos más lejanos al área fuente, suelen ser mucho más redondeados y de mayor esfericidad, debido al efecto abrasivo del transporte.

El hecho de que se trate de sedimentos sueltos o de rocas ya consolidadas marca también una diferencia considerable: las gravas y arenas son los materiales sueltos, mientras que los conglomerados (o brechas) y areniscas son rocas compactas, en las que los granos o clastos están más o menos sólidamente cementados. En las variedades más finas, los sedimentos no consolidados reciben el nombre de limos, arcillas o lutitas, mientras que las rocas se denominan limolitas o arcillitas, o, cuando desarrollan una cierta esquistosidad, por aplastamiento, pizarras. Todas estas diferencias nos llevan a establecer las posibles aplicaciones de cada uno de estos tipos litológicos: 

Las gravas sueltas, sobre todo las de las riveras de ríos, o de canchales de laderas, se utilizan como áridos de construcción, ya sean edificaciones u obras públicas, en hormigones, morteros, o con aglomerantes asfálticos, etc.

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El mismo uso reciben algunas arenas sueltas, fundamentalmente en morteros con cemento o cal.

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En cuanto a las rocas ya consolidadas, las areniscas bien cementadas se han utilizado también en construcción, como "piedra de corte", debido a su fácil labra. No obstante, es una roca a menudo muy problemática por su alterabilidad.

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Otros usos de las arenas y areniscas más puras (arenas silíceas) están en las industrias del vidrio y del silicio.

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Por su parte, las variedades arcillosas se emplean fundamentalmente como materia prima en la industria cerámica. En este caso, la naturaleza de los minerales que componen estas rocas y sus caracteres texturales y estructurales permiten definir su mejor uso dentro de una amplia gama: ladrillería, cerámica estructural, gres, etc.

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Las pizarras, por su parte, como rocas intermedias entre sedimentarias y metamórficas procedentes de la consolidación de lutitas, se emplean para cubiertas (las de mayor calidad) y para solados y zócalos rústicos (las de menor calidad).

Yacimientos de tipo placer Determinados minerales de interés económico que componen las rocas son muy resistentes a la meteorización física y química, pero a menudo en estas rocas no resulta rentable su explotación minera. Esto es debido a dos factores: su baja ley en la misma, y la necesidad de realizar una explotación completa de la roca, incluyendo además un proceso de concentración a menudo problemático. En los yacimientos de tipo placer se produce de forma natural la separación y concentración de estos minerales en sedimentos no consolidados, lo que abarata muy considerablemente su aprovechamiento minero. Por otra parte, como en el caso anterior tenemos por un lado los placeres en sedimentos recientes, de sistemas fluviales o de playas, y por otro, los llamados paleoplaceres, rocas sedimentarias de origen fluvial o costero que pueden contener concentraciones detríticas del mineral o minerales de interés minero. Los primeros se explotarán en superficie, mediante arranque y carga directos, mientras que los segundos necesitarán una minería de mayor coste, ya sea a cielo abierto o subterránea. La separación de la fase mineral de interés económico tiene lugar como consecuencia de la meteorización diferencial de los minerales que forman la roca. Como ya sabemos, y en función de factores climáticos y meteorológicos, este proceso hace que la roca se desgrane, por la destrucción de algunos de sus componentes minerales. Los que no se destruyen, por ser resistentes a la meteorización existente en esa área y momento geológico, son arrastrados por el agua o el viento, es decir, se movilizan, pasan a sufrir el proceso de transporte. Es importante resaltar el hecho de que el hecho de que un determinado mineral se meteorice o no depende de las condiciones externas imperantes en cuanto al clima o la composición de la atmósfera. Hasta fechas recientes ha sido objeto de controversia el determinar si la uraninita presente en los yacimientos de tipo placer de la cuenca de Witwatersrand (RSA) tenía origen detrítico o no; en la

atmósfera actual eso es impensable, la uraninita en condiciones oxidantes se meteoriza con gran facilidad, liberando U6+. Sin embargo, en la atmósfera del Precámbrico, cuando estos yacimientos se formaron, no había apenas oxígeno, era una atmósfera reductora, en la que la uraninita pudo actuar como mineral detrítico, al no sufrir meteorización. La concentración de los minerales tiene lugar como consecuencia de su diferencia de densidad respecto al resto de minerales arrastrados por el medio de transporte: estos minerales suelen ser metálicos, con lo que su densidad es muy superior a la del resto. Ello condiciona que se concentren en puntos concretos del curso fluvial (figura), o que el viento deje de arrastrarlos antes que al resto, o que se concentren preferencialmente en determinados puntos de una playa.

En cuanto a los minerales que solemos encontrar formando este tipo de yacimientos, tenemos que mencionar en primer lugar a los metales nobles nativos: oro, plata y platino son, sin duda, los más conocidos. En este caso, además, el oro en particular se acreciona para dar origen a las pepitas, aumentando su tamaño con el grado de evolución a lo largo del transporte. Otros minerales comunes en estos yacimientos son: casiterita, ilmenita, rutilo, monacita, granate, entre otros. También algunas gemas, como el diamante, el rubí o el zafiro, pueden aparecer en este tipo de yacimientos.

Otros yacimientos en rocas detríticas Las rocas detríticas, y en particular las areniscas, a menudo contienen concentraciones de minerales de interés minero que no se han depositado conjuntamente con la roca, sino que se han introducido con posterioridad en la misma, aprovechando sus características de alta porosidad y permeabilidad. El origen concreto de estas concentraciones puede ser muy variado: desde la posibilidad de que se trate de fluidos mineralizados relacionados con procesos volcánicos que se infiltran en la porosidad de la roca, en la que se produce el depósito de los minerales (caso de los mineralizaciones de tipo Almadén, que vemos en el tema 11), hasta casos en los que

determinados puntos de la formación arenosa actúan como trampa para iones metálicos. Estos se depositarían preferencialemente en esos puntos al ser arrastrados en disolución por las aguas que circulan por esa formación: caso de los yacimientos de uranio de tipo "roll-front", en los que las trampas corresponden a áreas locales con condiciones reductoras, relacionadas con la concentración de materia orgánica (restos vegetales, fundamentalmente), que favorecen la reducción del ión U6+, muy móvil en condiciones atmosféricas, a U4+, mucho menos móvil En cualquier caso, los más conocidos e importantes son las denominadas "formaciones de cobre en capas rojas", entre las que destacan, por su importancia económica, las de los distritos de Kupferschiefer (Polonia), White Pine en Michigan (EEUU) y el cinturón cuprífero africano (ZambiaZaire). El origen de estas mineralizaciones es controvertido, aunque en ningún caso se consideran como sedimentarios puros, sino diagenéticos, en relación con cuencas de tipo aulacógeno (rifts abortados). Las rocas detríticas como almacén de fluidos Las rocas detríticas gruesas (arenas/areniscas, gravas/conglomerados) están formadas, como sabemos, por granos, de formas más o menos regulares, lo que hace que entre estos granos exista una alta porosidad, en la que a menudo podemos encontrar fluidos, sobre todo agua, pero además otros, como petróleo o gas natural. La presencia de los correspondientes fluidos en la roca obedece a distintos procesos: el agua puede ser de infiltración de agua de lluvia, o transportada por un río bajo su cauce visible, o almacenada durante el depósito de la roca en forma de fase intergranular. Los hidrocarburos naturales, por su parte, proceden de la liberación de la roca madre en la que se forman, y consecuente migración, hasta acumularse en estas rocas (rocas almacén). Los parámetros litológicos que definen la posibilidad de aprovechar el fluido son dos: la porosidad y la permeabilidad. La porosidad es el volumen de huecos de la roca, y define la posibilidad de ésta de almacenar más o menos cantidad de fluido. Se expresa por el porcentaje de volumen de poros respecto al volumen total de la roca (porosidad total o bruta). Además de esta porosidad total, se define como porosidad útil la correspondiente a huecos interconectados, es decir, el volumen de huecos susceptibles de ser ocupados por fluidos. Este concepto de porosidad útil está directamente relacionado con el de permeabilidad. La diferencia entre porosidad total y porosidad útil expresa el agua (o fluido en general) inmovilizado dentro de la roca, y recibe la denominación de "agua irreductible" de la roca. La porosidad útil es, en general, inferior en un 20-50% a la total, dependiendo, sobre todo, del tamaño de grano de la roca: cuanto menor sea este tamaño de grano, más baja será la porosidad útil respecto a la total. También influye la forma de los granos (ver figura). La Permeabilidad representa la facilidad con la que una roca o formación permite a un fluido de viscosidad dada atravesarla. Viene definida por la fórmula de D'Arcy:

Este parámetro depende, fundamentalmente, del tamaño medio y de la forma de los granos que constituyen la roca Si el fluido es homogéneo, y no produce ninguna acción importante sobre la roca, se habla de permeabilidad absoluta; pero si en la roca existen varios fluidos, como es el caso de un yacimiento petrolífero, en el que podemos tener petróleo, agua y gas, se producen interferencias entre ellos que dan origen a permeabilidades efectivas para cada uno de los fluidos diferentes de sus permeabilidades absolutas. Se define así como permeabilidad efectiva de un fluido la expresión de la propiedad de una roca o formación de ser atravesada por ese fluido en presencia de uno o varios otros fluidos. Depende por un lado de las características de la roca, y por otro, de las proporciones o porcentajes respectivos de los distintos fluidos presentes. La permeabilidad relativa corresponde a la relación entre permeabilidad absoluta y efectiva. Para un fluido dado, varia en función directa con la saturación de ese fluido en la roca, y se expresa en tanto por uno de movilidad de un fluido respecto a otro. En un sistema agua-crudo, la permeabilidad relativa del crudo es máxima, y muy próxima a 1, cuando la saturación del crudo es máxima (100 a 70-80%), y es mínima, mientras que la del agua se hace máxima, para baja saturación en crudo. Como expresa la figura, la permeabilidad relativa del crudo decrece rápidamente con la disminución de la saturación en éste, pero la del agua permanece muy baja o nula hasta saturación en agua del orden del 45%. A partir de ese momento, crece muy rápidamente hasta alcanzar el valor 1 para una saturación del 100%. En términos de producción, esto se traduce en que en un yacimiento petrolífero con bajo contenido inicial en agua, se podrá extraer petróleo sin agua; al ir aumentando el grado de extracción, al alcanzar una saturación en crudo del orden del 50-55%, se extraerá una mezcla de crudo y agua, en la que la proporción de la segunda irá aumentando progresivamente, hasta un valor de saturación en agua del 80-90%, momento en que solamente se extraerá agua En definitiva, la permeabilidad condiciona el ritmo de extracción, así como los límites reales de la zona de la trampa que es posible explotar, lo que explica su importancia en el estudio de los almacenes de hidrocarburos. 7.- Rocas y yacimientos sedimentarios carbonatados Las rocas carbonatadas son rocas formadas mayoritariamente por carbonatos, cálcico (calcita en las calizas) o cálcico-magnésico (dolomita en las dolomías). De ellas, solo las calizas tienen un auténtico origen sedimentario, pues las dolomías se forman por procesos posteriores al depósito. Las rocas carbonatadas tienen un interés minero, que se sustenta en sus aplicaciones directas (por ejemplo, en la fabricación de cemento). También son interesantes desde el punto de vista

geológico-minero por poder albergar concentraciones de minerales metálicos, e incluso agua y otros fluidos (petróleo y gas). Rocas carbonatadas Calizas Las calizas son rocas originadas por un proceso de sedimentación directa. Esta sedimentación puede tener diversos orígenes, si bien la más común es la denominada precipitación bioquímica: el carbonato cálcico se fija (en general, en forma de aragonito) en las conchas o esqueletos de determinados organismos, ya sean macroscópicos (lamelibranquios, braquiópodos, gasterópodos...) (ver) microscópicos (foraminíferos) (ver), o nanoscópicos (cocolitos) (ver) y a su muerte, estas conchas o esqueletos se acumulan, originando un sedimento carbonatado. El aragonito, inestable en condiciones atmosféricas, se va transformando en calcita, y la disolución parcial y reprecipitación del carbonato cementa la roca, dando origen a las calizas. Otra forma de depósito es la fijación del carbonato sobre elementos extraños, como granos de cuarzo, o pequeños fragmentos de fósiles, dando origen a los oolitos (calizas oolíticas). También las algas fijan este compuesto, dando origen a mallas de algas o estromatolitos, que si se fragmentan y ruedan originan los pisolitos (calizas pisolíticas). Todas estas posibilidades dan origen a los diversos tipos de calizas. Junto con el carbonato cálcico se suele producir el depósito de otros componentes, ya sean detríticos medio-finos (arena-limo), o finos (arcillas); el primer caso es propio de medio energéticos, caracterizados por la sedimentación de fragmentos de fósiles, o resedimentación de fragmentos de calizas ya más o menos consolidadas. Así se originan las denominadas calizas bioclásticas, o de intraclastos, respectivamente. En el segundo caso, se produce la floculación de las arcillas conjuntamente con el depósito de los carbonatos, ya que ambos son propios del depósito en aguas tranquilas, y se originan las denominadas margas, margocalizas, y calizas margosas, formadas por proporciones variables de caliza y arcilla. En cuanto a sus aplicaciones, son relativamente numerosas: •

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La más extendida es en la industria cementera: el cemento más común, el de tipo Portland, es una mezcla finamente pulverizada y debidamente dosificada de caliza y arcilla, que calentada en horno a temperatura entre 1.400 y 1.500ºC reacciona para dar un producto que recibe el nombre de clinker, al cual una vez enfriado se le adiciona una pequeña cantidad de yeso para obtener el producto final, que es el cemento. Otra aplicación común, aunque actualmente en retroceso, es la obtención de cal (CaO), por calcinación:

CaCO3 + calor -> CaO + CO2 Esta cal a su vez se utiliza para la limpieza y desinfección de fachadas (encalado), y como producto-base de otras aplicaciones en la industria química.

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Otra aplicación directa es como roca marmórea, para construcción: la mayor parte de lo que los marmolistas llaman mármoles no son tales rocas metamórficas, sino calizas poco o nada recristalizadas; tienen menor calidad que los mármoles auténticos, si bien mayor variabilidad textural, y por tanto, mayor variedad y vistosidad (rojo alicante, negro marquina, etc.). Una aplicación a resaltar, por su importancia creciente, es su utilización como lecho de procesos de combustión de carbón rico en azufre, ya que evita la movilización de éste mediante la formación de CaSO4 (anhidrita). Otra aplicación común es como árido, sobre todo para la subbase de carreteras.

Es también interesante el comportamiento de estas rocas frente a los fluidos: las calizas suelen presentar escasa porosidad primaria, es decir, debido a la disposición original de sus elementos texturales, por lo que las calizas sanas y no fracturadas suelen tener escasa capacidad de almacenamiento de fluidos. Sin embargo, en determinadas condiciones (a bajas presiones y temperaturas) pueden responder a la deformación tectónica fracturándose, lo que les confiere una cierta porosidad secundaria. Además, el carbonato cálcico es soluble en agua, sobre todo en aguas cálidas, en las que existe ácido carbónico disuelto como consecuencia de las reacciones: CO2 + H2O -> H2CO2 H2CO3 + CaCO3 -> Ca2+ + 2 HCO3Ello hace que bajo la acción del agua, ya sea superficial o subterránea, las formaciones de calizas desarrollen los denominados procesos kársticos, que implican la formación de cuevas y cavernas, formas de disolución (lapiaces y cárcavas) o de hundimiento superficial (dolinas), etc., así como la forma de relieve más característico, el torcal. Además, en estas formaciones kársticas se puede acumular agua en grandes volúmenes: son excelentes acuíferos subterráneos, aunque también son formaciones poco adecuadas para almacenar aguas superficiales, que suelen infiltrarse con gran facilidad a través de sumideros, dolinas, etc. Dolomías Las dolomías se originan como consecuencia de procesos postsedimentarios: las calizas, formadas por los procesos antes descritos, pueden ponerse en contacto con aguas enriquecidas en magnesio, lo que da origen al proceso llamado de dolomitización: 2 CaCO3 + Mg2+ → CaMg(CO3)2 + Ca2+ Al ser la dolomita más densa y de estructura cristalina más compacta que la calcita, este proceso implica un aumento del volumen de huecos de la roca, es decir, de su porosidad. Texturalmente las dolomías no presentan apenas variabilidad, al tratarse de rocas recristalizadas. Todo lo más, pueden preservar relictos texturales de la caliza original. En cuanto a sus aplicaciones, las dolomías se utilizan como piedra de construcción y ornamentación, y también en la fabricación de ciertos cementos. En la industria química, en la

obtención de magnesia [(OH)2Mg], que se emplea en la preparación de revestimientos refractarios siderúrgicos. También tiene aplicación como mena del magnesio metálico. Las dolomías, a diferencia de las calizas, no son solubles en agua, lo que impide el desarrollo de los procesos kársticos sobre ellas. Si tienen una cierta capacidad de almacenamiento de fluidos, relacionada con la porosidad secundaria que desarrollan durante el proceso de dolomitización. Otras rocas carbonatadas Además de las calizas y dolomías, hay otras rocas formadas mayoritariamente por carbonatos, aunque son mucho menos frecuentes, y a menudo están originadas por otro tipo de procesos, no sedimentarios (reemplazamientos). Entre ellas destacan las rocas de magnesita y de siderita, de interés minero por ser importantes menas de magnesio e hierro, respectivamente. Yacimientos de minerales metálicos en rocas carbonatadas Las rocas carbonatadas con cierta frecuencia contienen mineralizaciones metálicas, sobre cuyo origen ha habido una larga y aún inconclusa polémica: se han defendido desde un origen estrictamente sedimentario para los mismos, hasta un origen claramente postdeposicional, pasando por la posibilidad de que tengan origen diagenético. Los más frecuentes corresponden a yacimientos de sulfuros de Pb-Zn-Cu, a menudo acompañados de fluorita y barita, que también pueden llegar a ser mayoritarios: se conocen también con el nombre de "yacimientos de tipo Mississippi Valley", ya que son muy abundantes en esta región del centro de los Estados Unidos. Son también abundantes en las formaciones carbonatadas de las cordilleras alpinas europeas (Alpes, Béticas...), por lo que también reciben el nombre de yacimientos de tipo Alpino. Suelen aparecer encajados en formaciones carbonatadas, en forma de masas más o menos continuas lateralmente y de potencia muy variable en el detalle, y la mineralización suele ir asociada a encajante dolomítico. Este hecho sugiere que su origen sea posterior al proceso de dolomitización, y posiblemente esté condicionado por el aumento de porosidad de estas rocas, que favorece la entrada de fluidos en la misma. En cualquier caso, lo que a menudo resulta evidente es que son el resultado de la interacción entre fluidos mineralizados y la roca carbonatada; al tratarse de fluidos por lo general ácidos, su introducción en la roca se ve favorecida por la reactividad de sus componentes (calcita y/o dolomita) frente a la acción de estos fluidos. Otras rocas y yacimientos de origen bioquímico Además de las calizas, hay otra serie de rocas que son producto de la acumulación de minerales que los organismos incorporan a sus conchas o piezas esqueletales. Entre ellos tenemos las diatomitas y las fosforitas. Diatomitas

Las diatomitas son rocas silíceas, formadas como consecuencia de la acumulación de caparazones de diatomeas, que son algas microscópicas, propias de aguas tanto marinas como dulces, cuyo caparazón (o frústula) está constituido por sílice amorfa. Esta acumulación se produce en medio sedimentarios extensos y poco profundos, en los que el agua contenga abundantes nutrientes y sílice. Además, debe tratarse de medios protegidos de los aportes terrígenos, para que la acumulación sea suficientemente rica en los restos silíceos. La mayor o menor pureza de la diatomita condiciona sus aplicaciones. Las de mayor calidad son las más ricas en sílice (95% SiO2), mientras que las impurezas, normalmente de carbonatos, minerales de la arcilla, óxidos de hierro, materia orgánica, disminuyen su aplicabilidad. Sus aplicaciones están relacionadas con sus propiedades físicas: baja densidad, alta porosidad, alta capacidad absorbente (que aumenta al calcinar la roca), baja conductividad térmica, alto punto de fusión (entre 1.400 y 1.700ªC), y moderado poder abrasivo. Así, sus aplicaciones concretas son las siguientes: Como filtros y clarificadores de grandes volúmenes de líquidos; en procesos químicos y metalúrgicos; en la producción de alimentos, productos farmacéuticos, etc.; como carga, aislante, absorbente, aditivo en cementos, fuente de sílice reactiva, entre otras. En cuanto a producción, en España existen yacimientos de diatomitas relativamente importantes, en especial en el Sur y Sudeste de la península, en formaciones marinas o continentales terciarias, en concreto en la Cuenca del Guadalquivir y en la zona Prebética manchega (Sierra de Alcaraz, Albacete). Las únicas en actividad en la actualidad son las de Albacete, con una producción anual de unas 75.000 t.

Fosforitas Las fosforitas son rocas que contienen al menos un 20% de P2O5, en forma de flourapatito criptocristalino ("colofana"), que suelen aparecer como capas de espesor variable, de aspecto semejante al de muchas capas de calizas fosilíferas o pisolíticas, aunque con colores más oscuros. Su origen es aún objeto de debate, pero parece evidente que se forman bajo las siguientes condiciones: 1) presencia de surgencias (upwellings) de aguas frías ricas en fósforo inorgánico disuelto (DIP en inglés); y 2) presencia de una plataforma marina, somera y con aguas cálidas, en la que se produce la acumulación del fosfato orgánico. El fósforo, un nutriente esencial, dispara la formación del fitoplancton, el cual a su vez, al ser la base de la cadena trófica marina, multiplica la vida de organismos superiores (p.ej., peces). Tanto el fitoplancton como los peces al morir van a parar al fondo de la plataforma, sufriendo sus partes orgánicas una degradación que supone la acumulación de sus esqueletos. El continuo reflujo de fósforo por las surgencias produce una continua transformación de estos esqueletos en hidroxi- y flúor-apatito. También pueden formarse como consecuencia de procesos diagenéticos de reemplazamiento de calizas por el apatito, por sustitución del anión carbonato por el fosfato. Se explotan para su tratamiento con ácido sulfúrico para la obtención de fertilizantes (superfosfatos). Las principales áreas productoras, en el Sahara ex-español (Fos-Bucraa) y en Estados Unidos (Florida y Wyoming-Idaho). En España, fosforitas atípicas, de origen turbidítico y de edad precámbrica en la zona Norte de la Provincia de Ciudad Real y Sur de la de Toledo

(Fontanarejo-Horcajo de los Montes-Robledo del Mazo), que no han llegado a ponerse en explotación hasta la fecha. 8.- Rocas y yacimientos de precipitación química La precipitación química directa de los iones contenidos en las aguas que rellenan las cuencas sedimentarias da origen a diversos tipos de yacimientos, entre los cuales los más característicos son los de evaporitas. En el resto de los casos, y en especial en el caso de yacimientos metálicos, la presencia de estos iones en el agua de la cuenca correspondiente a menudo está relacionada con actividad volcánica, lo que hace que este tipo de yacimientos se agrupen como volcanosedimentarios, o exhalativo-sedimentarios. No obstante, algunos de ellos sí se describen como relacionados con procesos sedimentarios sin participación volcánica, como es el caso de los nódulos de manganeso de los fondos abisales. Las rocas evaporíticas son las principales rocas químicas, es decir, formadas por precipitación química directa de los componentes minerales. Suelen formarse a partir del agua de mar, si bien también existen evaporitas continentales, formadas en lagos salados, o en regiones desérticas que se inundan esporádicamente. Se originan, por tanto, como consecuencia de la evaporación de aguas conteniendo abundantes sales en disolución. Al alcanzarse, por evaporación, el nivel de saturación en las sales correspondientes, se produce la precipitación 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 evaporación van precipitando las más solubles. Evaporitas marinas Los mares contienen la mayor proporción de sales. En concreto, el contenido medio en sales de los mares es del siguiente orden: Ión

Concentración (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 homogéneo en términos de grandes océanos. Este valor se hace mayor es determinados casos, alcanzando valores de incluso el 30%. Para que se pueda producir la concentración de las sales que lleve a la saturación, debe darse un mecanismo que favorezca la evaporación del agua en volúmenes reducidos, y sin comunicación con el mar que renueve el agua de concentración 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 aísla durante largos periodos de tiempo. En estas condiciones, y bajo una fuerte insolación, el agua se evapora, aumentando progresivamente la concentración 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 océanos permite establecer la naturaleza de las sales que precipitan a partir del agua de mar: en primer lugar se alcanza la saturación en sulfato cálcico, que es el menos soluble, así que serán yeso o anhidrita los primeros minerales que precipiten. A continuación se produce la saturación en cloruro sódico, produciéndose la precipitación de halita. Por último precipitan los cloruros de potasio y magnesio (silvina, carnalita...), que son los más solubles. A menudo estos minerales aparecen constituyendo capas dentro de las formaciones evaporíticas, con yeso en las capas basales, halita en las intermedias, y sales potásicas y magnésicas en las más altas Sobre este modelo general, en cada cuenca concreta suele darse un predominio de unos u otros minerales: en algunos casos será el yeso (a menudo acompañado de anhidrita) el mineral mayoritario, lo que permite su explotación, en otros, el cloruro sódico (halita), y en otros, los cloruros de potasio y magnesio [silvina (KCl), carnalita (KMgCl3 · 6 H2O), polihalita (K2Ca2Mg(SO4)4 · 2 H2O, como más importantes]. Este último tipo constituye los yacimientos de este grupo de mayor valor económico, los denominados yacimientos potásicos, de los que se extraen las sales potásicas o "potasas", para su uso como fertilizante. Para que se formen este tipo de yacimientos, se requieren condiciones geológicas y climáticas muy extremas: cuencas relativamente profundas, de ambiente marino confinado, y sometidas a condiciones climáticas 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 construcción (la escayola, obtenida por calcinación del yeso), las ricas en halita, para obtener cloruro sódico, para su empleo industrial en la obtención de cloro y sus derivados, y sosa y sus derivados, así como para la industria alimentaria, mientras que las sales potásicas se explotan para obtener fertilizantes, como ya se ha expresado, y para fabricación de jabones, vidrios especiales, cerámicas. Yacimientos importantes a nivel mundial son los de Rusia (Solikamsk en los Urales, Soligorsk en Bielorrusia), Canadá (Saskatchewan y New Brunswick) Alemania (Hannover y Stassfurt). Es

España los yacimientos evaporíticos más importantes se localizan en las series Terciarias de la zona externa del Pirineo – Valle del Ebro(Suria-Cardona), en la Cordillera Cantábrica (Cabezón de la Sal), y en general, en las cuencas marinas terciarias, como la depresión del Guadalquivir. 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: depósitos de sales sulfatadas sódicas (thenardita, glauberita) o magnésicas (epsomita), depósitos de carbonatos alcalinos (trona, natron), y depósitos de arcillas especiales (sepiolita, palygorskita). De ellos tienen importancia sobre todo los de sulfato sódico y arcillas especiales. Los de sulfato sódico constituyen acumulaciones estratificadas de estos minerales (thenardita y glauberita mayoritarios, a menudo acompañados de otras sales, como halita, yeso, polihalita, y otros sulfatos más o menos complejos e hidratados de Na, Ca y Mg, fundamentalmente, a menudos interestratificados también con niveles arcillosos. Se explotan para la extracción del sulfato sódico puro, que se emplea sobre todo en la fabricación de detergente sólido, en sustitución de los fosfatos, que producen efectos medioambientales indeseados (eutrofización). También, en la fabricación del papel kraft, y de vidrios especiales. Las principales áreas de explotación de estos yacimientos son los lagos salinos del Norte-Centro de EE.UU. y Sur-Centro de Canadá (el Gran Lago Salado, de Salt Lake City, Utah, como más importante), el Lago Searles. En España existen también importantes yacimientos de este tipo, intercalados en los sedimentos terciarios de las cuencas de Madrid (los más importantes: Villaconejos, M. y Villarrubia de Santiago, Toledo) y del Ebro (Alcandrade-Arrúbal, La Rioja y San Adrián, Navarra). El otro tipo de yacimientos que pueden formarse en este tipo de cuencas son los de arcillas especiales, fibrosas (sepiolita-palygorskita). En concreto, se señala que la palygorskita es característica de ambientes marinos, mientras que la sepiolita lo es de ambientes continentales. El origen estaría en la precipitación química directa de este mineral en medios evaporíticos atípicos (fundamentalmente pantanos de regiones áridas) 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 detrítico-carbonatados, a menudo directamente relacionados con secuencias evaporíticas típicas. Evaporitas de medios desérticos En los grandes desiertos la meteorización química actúa 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 rápidamente y producen la concentración de las sales arrastradas.

En estas condiciones se forman concentraciones salinas de composición muy variable, en función 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 concentración 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 bórax, o las zonas desérticas de alta montaña (Himalaya) de Cachemira (India), en la que también se localizan lagos ricos en depósitos de bórax. Yacimientos de azufre El azufre nativo a menudo se encuentra asociado a los yacimientos de yeso evaporítico, como consecuencia de la acción de bacterias sulforreductoras, que transforman el sulfato en sulfuro, que se reduce a su vez para dar azufre nativo. Se forman así concentraciones masivas de azufre sedimentario, que junto con las de origen volcánico constituyen los principales tipos de yacimientos de este elemento. No se pueden considerar, por tanto, yacimientos químicos en sentido estricto, sino bioquímico, aunque aparecen asociados a los yacimientos químicos de evaporitas. Es interesante describir brevemente el método de explotación utilizado para este elemento: el denominado "método Frasch", consistente en la inyección de agua sobrecalentada o de vapor de agua en las formaciones que contienen este elemento, debido a que éste funde a 112ºC, y a 160ºC constituye un líquido de viscosidad muy baja, que fluye con gran facilidad y puede ser bombeado hasta superficie. Evaporitas y halocinesis o diapirismo Un carácter común en los yacimientos de evaporitas, que afecta a su morfología 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 fenómeno está relacionado con dos características típicas de estos materiales: su baja densidad y su comportamiento mecánico, de carácter viscoso. De esta forma, cuando una capa potente, o toda una formación de estos materiales intercalados entre otros más densos sufre una incipiente deformación tectónica que implica la formación de un bucle, se produce una cierta migración de material hacia la zona del bucle que incrementa localmente el espesor de la capa o formación en ese punto. Este aumento de potencia implica también un aumento de volumen, y a su vez, un aumento del empuje de Arquímedes 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 morfología final de estos diapiros puede ser muy variada, en función de distintos factores, entre los que destacan la potencia original de la capa o formación salina, y la naturaleza y comportamiento mecánico 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 deformación tectónica, no se encuentren constituyendo capas horizontales, perfectamente interestratificadas en las series originales, sino formando estas estructuras, de morfologías más o menos complejas, y que incluso pueden mostrar actividad a escala de observación 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 óxidos e hidróxidos, 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 óxidos/hidróxidos de hierro de origen sedimentario, que van desde las grandes acumulaciones de tipo BIF, hasta las pequeñas costras ferruginosas que se forman en algunas fuentes, o los nódulos de goethita que se forman en medios pantanosos ("hierros de los pantanos"). De entre todas estas variedades, las de mayor interés minero son dos: las de tipo BIF, y los denominados "ironstones". Los BIF (Banded Iron Formations) o Formaciones de hierro bandeadas, corresponden a alternancias milimétricas a centimétricas de óxidos de hierro con jaspes (foto 1). Llegan a tener decenas de metros de espesor (foto 2), y contienen óxidos e hidróxidos de hierro: hematites en los que no han sido afectados por metamorfismo regional, y magnetita en los que sí 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 atmósfera terrestre: originalmente ésta no contenía oxígeno, siendo por tanto de carácter reductor. En estas condiciones, el hierro presente en las rocas era fácilmente puesto en disolución en forma de Fe2+, altamente soluble. De esta forma, los océanos terrestres llegarían a contener grandes cantidades de hierro en disolución. Con la aparición de la vida, las bacterias primitivas comenzarían a generar oxígeno como consecuencia de su metabolismo fotosintético, consumiendo CO2 y agua para producir oxígeno. La concentración de éste en el aire iría aumentando, y dio origen a la posibilidad de oxidar al hierro disuelto en los océanos, dando origen a óxidos e hidróxidos (hematites-goethita) que precipitarían para dar estas Formaciones. Los Ironstones corresponden a capas de espesor métrico de óxidos e hidróxidos de hierro con texturas oolíticas que aparecen intercalados en secuencias marinas someras, de calizas limos y areniscas, de edades variadas. Su origen es aún discutido, y podrían haberse formado como consecuencia de la erosión y redepósito de formaciones lateríticas.

Yacimientos de manganeso Los óxidos de manganeso constituyen yacimientos de tipología muy variada, que van desde tipologías epigenéticas, filonianas, a claramente sedimentarias, y dentro de esta categoría podemos di ferenciar entre los estrictamente sedimentarios, no ligados a actividad volcánica, y los claramente relacionados con ésta, que se estudian en el capítulo 11.

A su vez, los yacimientos puramente sedimentarios de manganeso pueden ser de dos tipos claramente diferenciados: 1. Los que se localizan en áreas marginales de cuencas euxínicas (reductoras), que constituyen acumulaciones pisolíticas u oolíticas de estos minerales (normalmente, pirolusita y criptomelana), a menudo asociados con carbonatos de manganeso (rodocrosita), que llegan a ser también explotables. 2. Los que se localizan en los fondos oceánicos profundos, que constituyen acumulaciones nodulares de óxidos de Mn, a menudo con ciertos contenidos en Cr y ¿qué mas?. Su formación parece estar relacionada con actividad hidrotermal submarina, aunque no en su proximidad inmediata. 9.- Recursos energéticos de origen orgánico Se incluyen aquí fundamentalmente el carbón y los hidrocarburos naturales (petróleo y gas), que se forman no como consecuencia de la acumulación de los restos inorgánicos de organismos (sedimentación bioquímica, que hemos visto en el Tema 7), sino de la acumulación, degradación y evolución de los propios restos orgánicos de estos organismos. La principal diferencia entre los tipos señalados es que el carbón se forma fundamentalmente a partir de restos de vegetales superiores (hojas, tallos, troncos...), mientras que petróleo y gas se forman a partir de microorganismos (plancton, algas, bacterias...). Hidrocarburos naturales El petróleo y el gas natural, los hidrocarburos fósiles, están constituidos casi exclusivamente por hidrocarburos, es decir, compuestos orgánicos, más o menos complejos, de Carbono e Hidrógeno, mezclados en proporciones diversas entre sí, y con otros compuestos químicos: su composición elemental se muestra en la Tabla 1.

ELEMENTO

RANGO (%)

TÍPICO (%)

Carbono

85-95

85

Hidrógeno

5-15

13

Azufre

anfíbol) implican un consumo creciente de este componente (Mg 2SiO4 + SiO2 -> 2MgSiO3).

Por otra parte, la composición del magma impone restricciones a este secuencia, de forma que si éste es pobre en sílice y rico en Mg, Fe, Ca (magmas máficos) solamente cristalizarán los primeros términos de las dos series (olivino, piroxeno, plagioclasa cálcica), mientras que en los magmas más ricos en sílice y pobres en Mg y Fe (magmas félsicos) se formarán esos minerales durante los primeros estadios de la cristalización magmática, pero reaccionarán con el fundido sucesivamente para dar términos más evolucionados de la serie, y la roca finalmente estará formada por cuarzo, feldespato potásico, plagioclasa sódica y biotita. En las rocas formadas a partir de magmas de composición intermedia encontraremos, por tanto, plagioclasa intermedia, anfíbol y piroxeno como minerales característicos

Rocas plutónicas Las rocas plutónicas son el producto de la cristalización de magmas a profundidades considerables en la corteza terrestre. Son rocas caracterizadas por texturas granudas, de grano medio-grueso, y con una mineralogía variable, que permite su clasificación detallada, al ser estudiada mediante microscopía petrográfica. En concreto, su clasificación se lleva a cabo mediante el cálculo de una serie de parámetros de abundancia mineralógica, y el empleo de diagramas de clasificación, los más usuales de los cuales son los de Streckeisen (1966), que se muestran (simplificados) en las figuras abajo expuestas. Los parámetros utilizados son: M: % de minerales ferromagnesianos (Suma olivino + piroxeno + anfíbol + biotita) Q: Contenido (%) de cuarzo, recalculado a 100% con los parámetros A y P A: Contenido en feldespato alcalino (Suma albita + feldespato potásico) recalculado a 100% con los parámetros 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 parámetro A F: Contenido en feldespatoide recalculado a 100% igual que el parámetro Q Las rocas con parámetro M igual o mayor a 90% se clasifican como ultramáficas, y su clasificación detallada se basa en los contenidos en olivino, ortopiroxeno y clinopiroxeno Si el valor del parámetro M es inferior al 90% se clasifican en el doble triángulo QAPF

Las texturas de las rocas plutónicas son granudas o granulares de grano medio a grueso, con peculiaridades propias de cada tipo de roca, como vemos a continuación. De entre la variedad de rocas plutónicas existentes, destacaremos para su descripción detallada las más comunes, o aquellas de más común aplicación industrial: granito, sienita, diorita, gabro y peridotita.

Granito El granito es la roca plutónica por excelencia, hasta el punto de que en el mundo industrial se denominan granitos a todas las rocas plutónicas, independientemente de su composición real. En sus términos más precisos, el granito es una roca relativamente escasa, aunque difícil de diferenciar en el campo de sus términos más próximos, sobre todo de la granodiorita, por lo que a menudo estas rocas plutónicas de tonalidades claras se describen con el nombre genérico de granitoides. Desde el punto de vista de su composición mineralógica, lo más característico de los granitoides es su alto contenido en cuarzo, que implica un valor del parámetro Q entre 20 y 60%. Los feldespatos son también componentes mayoritarios de estas rocas, y suelen ser plagioclasa sódica (oligoclasa) y/o feldespato potásico, generalmente ortoclasa y/o microclina. Además, es frecuente que contengan biotita y/o anfíbol, y en ocasiones moscovita (granitos de dos micas). Como minerales accesorios suelen incluir circón, apatito, y minerales metálicos entre los que predominan la magnetita, la ilmenita y la pirita. La textura granítica, propia de estas rocas, es una de las más características de las que presentan las rocas ígneas: es una textura holocristalina, hipidiomorfa, granular de grano medio, en la que la plagioclasa y la biotita o anfíbol suelen ser idiomorfos, y el cuarzo y el feldespato xenomorfos e intergranulares, debido a la secuencia de cristalización (serie de Bowen). En el campo, el granito aparece formando macizos rocosos que pueden llegar a ser de miles de kilómetros cuadrados, con contornos en general curvilíneos, a menudo festoneados por la denominada aureola de metamorfismo de contacto. Es frecuente que a gran escala estos macizos están afectados por una red de fracturas que puede no ser deformacional; de hecho, en ocasiones se origina simplemente por la contracción ligada al enfriamiento del macizo (diaclasamiento). Este proceso suele dar origen a una fracturación concéntrica (tipo capas de cebolla), que suele ser paralela a los contactos externos del macizo (y a menudo también a la superficie topográfica) y a una fracturación groseramente radial. A nivel de afloramiento, suele dar origen a un relieve característico, el denominado berrocal, formado como consecuencia del desarrollo del proceso de meteorización favorecido por la fracturación que suele afectar a este tipo de rocas, que suele individualizar paralelepípedos de roca a partir de los cuales, por erosión diferencial de vértices y aristas, se forman los bolos (p. ej., La Pedriza, en la Sierra de Guadarrama). En cuanto a su aplicación, el granito es una de las rocas más empleadas en la industria de la construcción, sobre todo en forma de placas pulidas para revestimiento de exteriores e interiores. También en grandes bloques se utiliza como elemento arquitectónico de tipo sillería, mientras que triturada, o cuando está ya triturada de forma natural por la tectónica, se emplea como árido, e incluso directamente como balasto para líneas férreas. Incluso las arenas que se forman por alteración sobre sus afloramientos se pueden aprovechar para la construcción. A este respecto de la aplicación, hay que resaltar que el objetivo primordial de la explotación del granito es la obtención de grandes bloques comerciales, de varios metros cúbicos, para el posterior serrado y pulido de las placas. Esto no siempre es posible, debido a diversos factores que veremos

a continuación, lo que hace que existan algunas (aunque escasas, sobre todo los tectonizados para áridos) explotaciones de granito para otros fines. Los factores que definen la explotabilidad del granito como roca de construcción son, fundamentalmente, los siguientes: •

•

•

• •

•

El grado de fracturación que lo afecte. Es un factor decisivo, ya que si está afectado por una fracturación muy intensa será aprovechable como árido, mientras que los afectados por fracturación muy espaciada servirán para su explotación en bloques. El grado de alteración que afecta a los minerales que componen la roca. Es de importancia primordial para poder utilizarla, puesto que si está muy alterada tenderá a sufrir procesos de desgranado, o no admitirá un pulimento adecuado. La homogeneidad textural, ya que si el granito presenta variaciones bruscas en su textura dificultará 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 tamaño 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 características petrofísicas pueden afectan a la calidad del material: la heladicidad o resistencia a las heladas, el coeficiente de absorción de agua, la calidad del pulido, la resistencia al ataque químicos, etc. Por último, la mayor o menos vistosidad de la roca, en término de coloración (diferente a la más común, gris), tamaño de grano grueso y homogéneo, presencia de irisaciones en los feldespatos... condiciona el mayor o menor precio del producto en el marcado.

Sienita La sienita es, desde el punto de vista geológico, un granitoide pobre en cuarzo y con un claro predominio del feldespato alcalino frente al cálcico. Suela estar formada precisamente por feldespato alcalino (ortoclasa) junto con plagioclasa de composición sódica (albita-oligoclasa) y suele contener algún mineral ferromagnesiano como la biotita o el anfíbol. Además, puede contener una cierta cantidad de cuarzo, o, alternativamente, de feldespatoide (sienitas nefelínicas). Su textura está dominada por los cristales del feldespato alcalino, y es una textura granular hipidiomorfa heterogranular (sin llegar a ser porfídica), en la que el feldespato constituye los granos mayores y el resto (plagioclasa, cuarzo o feldespatoide, biotita, anfíbol) suelen ser de menor tamaño. Desde el punto de vista industrial, la sienita es un granito que suele presentar propiedades interesantes: o bien un color rojo más o menos intenso, debido a la presencia de abundantes exoluciones de hematites en el feldespato potásico, o bien irisaciones intensas, de color azulado, en el feldespato. Esto confiere a estas rocas, a igualdad de otros parámetros (grado de fracturación, de alteración, etc.) mayor interés que a otros granitoides. Diorita y gabro La diorita y el gabro son rocas con importantes semejanzas tanto desde el punto de vista geológico como industrial. Desde el punto de vista geológico constituyen las rocas gabroídicas, y su diferenciación mutua solamente se puede realizar mediante microscopía petrográfica, si bien con

frecuencia las dioritas son de tonalidades más claras que los gabros. Desde el punto de vista industrial corresponde al grupo de los granitos oscuros, muy apreciados en el arte funerario. Están formadas mayoritariamente por plagioclasa y clinopiroxeno (augita). La diferencia fundamental entre ambas rocas es que en la diorita la composición de la plagioclasa es de An