Fosforitas - Facultad de Ciencias Naturales y Museo

ROCAS FOSFÁTICAS - FOSFORITAS
Dr. Luis A.
Dr
A Spalletti
Cátedra de Sedimentología, Facultad de Ciencias Naturales y Museo,
Universidad Nacional de La Plata. 2006-2009.
Son rocas compuestas por el anión PO4-3 . Su contenido en P2O5 es
superior al 15%.
Los depósitos con menor tenor de P2O5 (entre 1% y 15%) son
adjetivados como fosfáticos: por ejemplo lutitas fosfáticas,
fosfáticas, calizas
fosfáticas..
fosfáticas
Las fosforitas no son abundantes en el registro geológico, pero tienen
importancia
p
económica.
Se encuentran en la totalidad del registro sedimentario, desde el
Precámbrico a los tiempos presentes.
Las fosforitas aparecen tanto en ambientes marinos como continentales.
No obstante, sus más importantes acumulaciones corresponden a facies
marinas
i
y llacustres.
t
Hay controversias importantes en cuanto al origen de las fosforitas, ya
que las concentraciones en aguas normales (marinas) son sólo de 70
ppb de P2O5, en tanto que los depósitos de fosforitas antiguas pueden
tener hasta un 40% de P2O5.
MINERALES CONSTITUTIVOS
Los p
principales
p
minerales son:
CARBONATO APATITA [Ca10CO3(PO4)6]
y
APATITA [Ca5(PO4)3 (F,Cl,OH)], con las variedades
FLUORAPATITA [Ca5(PO4)3F]
CLORAPATITA [Ca5(PO4)3Cl]
HIDROXILAPATITA [Ca5(PO4)3OH]
COLOFANITA (apatitas amorfas, y sin una composición química definida).
La apatita es hexagonal, tiene alto índice, baja birrefringencia, hábito
prismático, extinción paralela y ópticamente negativa.
A modo de impurezas, las fosforitas pueden tener cuarzo detrítico, ftanita
autígena (ópalo CT), calcita, dolomita, argilominerales, ceolitas y materia
orgánica descompuesta.
COMPONENTES DE LAS ROCAS
FOSFÁTICAS
Los componentes pueden ser clasificados como los de las sedimentitas
carbonáticas.
Prevalecen los individuos no terrígenos, entre los que se reconocen
componentes autígenos y alotígenos (aloquemes).
Las fosforitas están esencialmente constituidas por peloides (pellets
(pellets
fecales y pequeños nódulos de precipitación coloidal) y fragmentos
esqueletales: bioclastos fosfáticos (braquiópodos inarticulados), huesos,
dientes de vertebrados. También aparecen, en forma subordinada,
ooides e intraclastos. Hay también individuos de textura muy fina,
criptocristalina que constituyen depósitos o rellenan intersticios
criptocristalina,
intersticios, y son
equivalentes a las micritas.
Los nódulos fosfáticos pueden tener más de 2 mm de diámetro y hasta
varias decenas de centímetros son también comunes, y muestran formas
esféricas, ovoidales y aplanadas en sentido paralelo a la estratificación.
COMPONENTES FOSFÁTICOS BIOGÉNICOS Y
DEPÓSITOS
Lingula sp.
Estrato osario
Diente de tiburón
Nódulos fosfáticos
Guano
TIPOS DE DEPÓSITOS FOSFÁTICOS
Fosforitas estratificadas:
estratificadas: de espesores variables, asociadas con capas de fangolitas
carbonosas, ftanitas y sedimentitas carbonáticas. Suelen estar compuestas por
aloquemes (pellets
(pellets,, ooides, restos de braquiópodos fosfáticos) y cemento. Se los
considera depósitos de ambientes marinos de plataforma, vinculados con corrientes
de surgencia (upwelling
(upwelling).
).
Fosforitas bioclásticas:
bioclásticas: fragmentos esqueletales de vertebrados (huesos y escamas
de peces, dientes de tiburón, coprolitos) y de invertebrados (conchillas de
b
braquiópodos),
ió d ) con cementos
t que pueden
d ttambién
bié ser ffosfáticos.
fáti
Fosforitas nodulares:
nodulares: nódulos de variado tamaño (desde centímetros a más de un
), masivos o con estructuras bandeadas. En el interior pueden
p
incluir aloquemes
q
metro),
fosfáticos. Los depósitos actuales se forman en las áreas de surgencia (upwelling
(upwelling)) de
los océanos, aunque algunas fosforitas nodulares antiguas pueden tener origen
diagenético.
Fosforitas conglomerádicas:
conglomerádicas: fosfatos nodulares y de fósiles fosfáticos concentrados
por procesos de retrabajamiento mecánico.
Guano: depósitos producidos por acumulaciones de excrementos de aves, lixiviados
Guano:
para formar un residuo insoluble de fosfato de calcio. Son depósitos actuales de islas
oceánicas, pero no son de importancia en el pasado geológico.
DEPÓSITOS DE
GUANO
GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS
Los procesos que favorecen la formación de las fosforitas son similares a
los que también lo hacen con los carbonatos,
carbonatos ya que se trata de
componentes no terrígenos.
No obstante, las fosforitas pueden aparecer a valores de pH algo más
ácidos (cercanos a 7) y en condiciones leve a moderadamente
reductoras.
La generación de fosfatos se ve beneficiada por la falta de aportes
silicoclásticos. Estos depósitos son típicos de regiones con muy baja
velocidad de sedimentación.
Por tal motivo, las fosforitas son constituyentes comunes de las
denominadas secciones condensadas.
condensadas.
GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS
Los nódulos fosfáticos marinos actuales (fluorapatita carbonática) están
relacionados a corrientes de surgencia (upwelling
(upwelling)) en áreas de bajas
latitudes (menos de 40º). La surgencia es un fenómeno que ocurre a latitudes
medias por la presencia de sistemas atmosféricos de alta presión y que se da
particularmente en los flancos occidentales de las masas continentales.
La fluorapatita
p
carbonática viene disuelta en aguas
g
frías, p
profundas, a las q
que
entra en solución por descomposición de materia orgánica y alta presión de
CO2. Dichas aguas son ricas en nutrientes que no son empleados en
profundidad (esencialmente porque no hay penetración de luz solar), y se
dirigen hacia las plataformas marinas por el proceso de surgencia.
GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS
Cuando las aguas profundas llegan a la superficie por el proceso de
surgencia (upwelling
(upwelling),
), son esenciales para la combustión en el proceso de
fotosíntesis que producen las algas microscópicas que constituyen el
fitoplancton.
Este proceso es altamente efectivo en ambientes marinos someros en
los que existe alta productividad orgánica por aumento de fitoplancton.
De este modo, en aguas poco profundas de las plataformas, menos de 30 m
(zona fótica), el P2O5 es consumido por el fitoplancton.
Tenemos así dos extremos: una zona profunda con disolución y aportes de
nutrientes y una zona somera con consumición de P2O5 y CO2 por
fotosíntesis.
GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS
En cambio, en una situación intermedia, o sea hacia el sector externo de
las plataformas y también en las partes altas de los taludes
continentales,
ti
t l
entre
t llos 60 m y 300 m d
de profundidad,
f did d se dan
d las
l
condiciones más favorables para la formación de fosforitas.
fosforitas.
En estas áreas se incrementa el tenor de materia orgánica y la
concentración de fosfatos, mientras decrece el de oxígeno disuelto (zona
(zona
de oxígeno mínimo).
mínimo). Además, la explosiones de fitoplancton pueden
llevar al envenenamiento en masa de organismos nectónicos (por
ejemplo peces con consecuente aporte de fosfato).
La acumulación en el fondo marino de fosforita se p
produce p
por
liberación de fosfatos, lo que parece estar fuertemente favorecido por
la actividad de bacterias y hongos, y también por el aporte de los restos
esqueletales..
esqueletales
ÁREAS MARINAS CON ACUMULACIÓN DE
NÓDULOS FOSFÁTICOS Y MODELO CONCEPTUAL
Nótese la ubicación
preferencial en fajas
latitudinales medias a
bajas y en los mares
ubicados hacia el oeste
de las grandes masas
continentales.
Tucker (2003)
OTROS MECANISMOS DE
GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS
DIAGÉNESIS
La apatita se puede concentrar durante la diagénesis temprana
(
(penecontemporánea),
t
á
) por debajo
d b j de
d lla iinterfase
t f
aguaagua-sedimento.
di
t S
Su
generación se vincula con actividad bacteriana que descompone
parcialmente a la materia orgánica, libera fosfatos y favorece la
precipitación de fosforita criptocristalina.
criptocristalina
Se aprecia por la formación de nódulos incluidos en el interior de otros
tipos de sedimentos
sedimentos, especialmente carbonáticos
carbonáticos.
El fosfato diagenético produce reemplazos tempranos (fosfatización
(fosfatización)) de
sedimentos carbonáticos.
OTROS MECANISMOS DE
GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS
RESEDIMENTACIÓN-- RETRABAJO
RESEDIMENTACIÓN
Las fosforitas también pueden ser formadas por procesos de
retrabajamiento.. Las corrientes oceánicas y los procesos de tormentas
retrabajamiento
muy fuertes pueden favorecer a concentración de componentes
fosfáticos.
SECUENCIAS DE FOSFORITAS ANTIGUAS
Las p
principales
p
sucesiones fosforíticas del p
pasado g
geológico
g
responden
p
a episodios
p
globales ocurridos en el Precámbrico, Cámbrico, Pérmico, Cretácico tardío–
tardío–Paleógeno
temprano y MiocenoMioceno-Plioceno.
Las sucesiones sedimentarias consisten en interestratificaciones de fosforitas (pelletales,
oolíticas pisolíticas
oolíticas,
pisolíticas, nodulares y bioclásticas) con fangolitas carbonosas
carbonosas, fangolitas
fosfáticas, calizas y dolomías fosfáticas.
Las fosforitas están mayoritariamente compuestas por nódulos, pellets fecales (de
colofano)) y fosfatos esqueletales
q
((constituidos p
por escamas y huesos de p
peces, y
braquiópodos inarticulados).
Recuérdese que para su desarrollo se han invocado mecanismos de surgencia (upwelling)
(upwelling)
en regiones oceánicas, asociados con episodios de explosión de fitoplancton que
favorecieron el desarrollo de condiciones de pobre oxigenación y acumulación de materia
orgánica.
En general se las vincula con períodos de mar alto y procesos transgresivos,
transgresivos, que
inhiben el aporte
p
clástico a las cuencas y favorecen los p
procesos de lenta acumulación
sedimentaria (sucesiones condensadas).
Algunos depósitos fosforíticos generados en ambientes restringidos (cuencas lacustres
cerradas, albuferas, estuarios) se consideran el resultado del elevado aporte de nutrientes
por drenaje continental
continental, en condiciones de climas muy cálidos y húmedos
húmedos.
MODELO DE FACIES DE LA FORMACIÓN
FOSFORIA (PÉRMICO,
É
EEUU)
McLane (1995)