Rocas Ferruginosas - Facultad de Ciencias Naturales y Museo
Anuncio
SEDIMENTITAS FERRUGINOSAS Dr. L Dr Luis i A A. Sp Spalletti ll tti Cátedra de Sedimentología, Facultad de Ciencias Naturales y Museo, Universidad Nacional de La Plata. 2006-2009. Son los depósitos sedimentarios que q e poseen más de 15% de Fe (o sea más de 21,4% 21 4% de Fe2O3 o 19,3% de FeO). Estos contenidos son muy superiores a los normales para las rocas sedimentarias más comunes (pelitas, areniscas o carbonatos). En las sedimentitas ferruginosas el hierro puede encontrarse en estado bivalente (ferroso) o trivalente (férrico). La precipitación de los minerales de hierro está entonces controlada por el quimismo de las aguas en los ambientes sedimentarios y en el campo diagenético. Los depósitos L d ó i pueden d fformarse en ambientes bi continentales, i l mixtos i y marinos. i No N obstante, la mayor parte de las sedimentitas ferruginosas de importancia se han acumulado en ambiente marino. Las formaciones ferríferas pueden aparecer en el registro precámbrico y fanerozoico. No obstante, la interpretación sobre el origen de estas rocas es bastante problemático porque se carece de d buenos b ejemplos j l actuales l que sirvan i dde modelo d l o comparación. ió PRINCIPALES MINERALES DE HIERRO EN LAS ROCAS SEDIMENTARIAS ÓXIDOS Hematita αα-Fe Fe2O3 Magnetita Fe3O4 Goethita α-FeO.OH Limonita FeO.OH.nH2O CARBONATO Siderita FeCO3 SILICATOS Berthierina (Fe42+Al2)(Si2Al2)O10(OH)8 Chamosita (Fe52+Al)(Si3Al)O10(OH)8 G Greenalita lit F Fe62+Si4O10(OH)8 Glauconita KMg(FeAl)(SiO3)6.3H2O SULFUROS Pirita FeS2 Marcasita FeS2 Melnikovita FeS2 amorfo FUENTES DE PROVISIÓN DE HIERRO El hierro es aportado a los ambientes sedimentarios por procesos de meteorización y por actividad volcánica, esta última relacionada con volcanismo lávico, piroclástico y con eemanaciones co c o es termales. e es. Los procesos de meteorización son de gran importancia como proveedores de hierro a los ambientes marinos marinos. El hierro puede ser liberado de rocas máficas y de minerales ferromagnésicos bajo condiciones de clima húmedo y tropical, en especial desde áreas de muy bajo relieve. Se producen así aguas cargadas en hierro y suelos lateríticos. Los productos de meteorización (hidróxidos férricos) son insolubles por lo que su transporte se efectúa como suspensiones coloidales que se estabilizan en presencia de materia orgánica. orgánica Su acumulación en ambiente marino puede hacerse por floculación de estos coloides. FUENTES DE PROVISIÓN DE HIERRO Los componentes ferruginosos pueden también ser transportados por argilominerales, parte de sus estructuras o como p pátinas de óxidos sobre sus p partículas. También como p pueden viajar como componentes adsorbidos en materia orgánica. Una vez depositadas, tanto las arcillas como la materia orgánica pueden liberar el hierro bajo condiciones de Eh y pH adecuadas. A partir de aguas porales, el hierro reprecipita como minerales ferruginosos. ferruginosos La concentración de los compuestos de hierro en ambiente marino está favorecida por eventos de condensación y/o transgresivos transgresivos, con escaso aporte de materiales silicoclásticos y carbonáticos. Los altos contenidos de hierro en los sedimentos del Arqueano y del Proterozoico temprano no se pueden explicar simplemente por procesos de meteorización y excesiva actividad volcánica, por lo que se vinculan con la existencia de una atmósfera con pobre oxigenación y alto contenido de CO2 (que proveía mucha mayor eficiencia en la l lixiviación li i i ió y transporte dde F Fe2+ en solución). l ió ) NATURALEZA DE LAS AGUAS Y FORMACIÓN DE COMPUESTOS DE HIERRO La estabilidad del hierro ferroso y férrico en el agua depende del Eh, del pH, de la actividad del anhídrido carbónico y de la actividad de los sulfuros. El hierro férrico es más estable en condiciones oxidantes y más alcalinas, mientras que el ferroso lo es en condiciones reductoras y más ácidas. El Eh de aguas naturales está relacionado con la presencia de materia orgánica. Como producto de su descomposición por bacterias se produce consumo de oxígeno y se crean condiciones di i reductoras d ((anóxicas). ó i ) Los ambientes anóxicos pueden ser sulfurosos o no sulfurosos (presencia o ausencia se sulfuros lf , respectivamente). ti t ) Estos E t últimos últi pueden d subdividirse bdi idi en post-óxicos p tó i ( (con discreto tenor de materia orgánica que no alcanza para producir reducción de sulfatos) y metánicos (con abundante materia orgánica y en los que las bacterias reducen todo g los nitratos e incluso los sulfatos, y cuya y descomposición p lleva a la el oxígeno, formación de gas metano). NATURALEZA DE LAS AGUAS Y FORMACIÓN DE COMPUESTOS DE HIERRO Ambientes óxicos: hematita, goethita, carencia de materia orgánica. Ambientes anóxicos (comunes en diagénesis temprana temprana, suelen desarrollarse unos cm por debajo de la interfase agua/sedimento): Sulfurosos: pirita, marcasita, materia orgánica. No sulfurosos: Post-óxicos: glauconita, berthierina, siderita, escasa materia orgánica. Metánicos: siderita, siderita preservación de componentes sulfurosos formados previamente, abundante materia orgánica. DIAGRAMAS DE ESTABILIDAD DE LOS COMPUESTOS DE HIERRO Nótense las variaciones en los tipos p de aguas, g , la influencia del Eh y pH en la formación de minerales de hierro (diagrama central) y la de las presiones de sulfuros y de anhídrido carbónico en la precipitación de sulfuros, carbonatos y óxidos de hierro. HEMATITA- GOETHITA La hematita está presente en una amplia variedad de sedimentitas ferruginosas. Mineral opaco, criptocristalino, de color rojo. Aparece como capas delgadas o láminas. láminas Es común que q e alterne con capas de ftanita (jaspilita). Las principales morfologías de los granos son como agregados terrosos, oolitas y peloides, también como impregnaciones sobre restos fósiles. Puede ser un mineral primario (precipitado a partir de óxidos férricos hidratados y amorfos) y también lo hace como producto de reemplazo sinsedimentario a partir de berthierina. La goethita no se identifica en rocas precámbricas y es más común en sucesiones mesozoicas. Es amarillenta – castaña e isótropa. Se suele formar como producto de alteración de otros minerales. Aparece como típicos ooides en los que alternan bandas de goethita con berthierina, por lo que se supone que deriva de la oxidación de berthierina (común en ambientes marinos). En algunos casos es sinsedimentaria. Por ejemplo, ejemplo pisolitas de goethita se originan en suelos de regiones tropicales. OTROS ÓXIDOS - HIDRÓXIDOS La limonita es un óxido hidratado constituido por goethita, argilominerales y agua adsorbida Tiene color amarillo a castaño y es amorfa. adsorbida. amorfa Se la considera el producto de la descomposición subaérea de otros minerales con hierro. La magnetita L i es un óxido ó id que abunda b d en llas sucesiones i precámbricas á b i en llas que se interestratifica con ftanita. Es más escasa en las unidades fanerozoicas. A diferencia de la hematita posee un color gris acerado, es opaca y obviamente magnética. Generalmente aparece como individuos cristalinos. cristalinos Es común como producto de reemplazo sobre ooides. SIDERITA Se encuentra tanto en sedimentitas ferruginosas precámbricas como fanerozoicas. SSu presencia i es común ú en rocas pelíticas líti organógenas ó de d ambientes bi t lacustres l t y transicionales (marismas, pantanos deltaicos). También aparece como producto de iluviación edáfica. Puede ser un precipitado mesogenético (cemento). Se reconocen tres variedades texturales de siderita: Cristales gruesos tipo spar (comunes como cemento de otras sedimentitas). Cristales finos, de tipo micrítico, que pueden formar capas continuas que interestratifican con ftanita, o pueden constituir nódulos. Muchas sedimentitas ferruginosas precámbricas poseen siderita con este tipo textural. Cristales fibrosos, esferulíticos, generados por procesos edáficos. SULFUROS DE HIERRO Entre los sulfuros de hierro la variedad más común es la pirita, pero es poco frecuente como componente esencial de las sedimentitas ferruginosas. Es un mineral opaco de tonalidad amarillenta a la luz reflejada que puede aparecer como pequeños cristales diseminados o como cristales más desarrollados de forma cúbica Son comunes las microconcreciones de pirita que se conocen con el nombre de cúbica. framboides. Este sulfuro también puede producir reemplazos totales o parciales sobre restos esqueletales. La pirita se forma a partir de un predecesor amorfo (la melnikovita) en sedimentos organógenos de ambientes deficientes en oxígeno. Precipita en los fondos marinos anóxicos (como ocurre actualmente en el Mar Negro), Negro) pero también se concentra en ambientes estuáricos y en planicies mareales. SILICATOS DE HIERRO (SILICATOS VERDES SEDIMENTARIOS)) La berthierina posee estructura 1:1 con espaciado de 7 A. Es un mineral que se vincula esencialmente con fenómenos de diagénesis temprana. A más de 100º C y profundidades p o d d des superiores s pe o es a 3 km es inestable es b e y pasa p s a chamosita. c os . La chamosita es una clorita trioctaédrica 2:1 con espaciado de 14 A. Mientras las berthierina es más común en depósitos mesozoicos, la chamosita predomina en los de edad paleozoica. Ambos suelen aparecer como ooides blandos ( (con común ú deformación d f ió por aplastamiento) l t i t ) y son sinsedimentarios, i di t i ya que hay h ooides id que obran de núcleo de crecimiento de otros ooides. La berthierina precipita a partir de un gel complejo (hidróxidos férricos y de aluminio junto a sílice) o bien de goethita, que se concentran en condiciones de Eh positivo. Al inicio del soterramiento y en el pasaje a condiciones de Eh negativo se produce la tr n f rm ión a berthierina transformación b rthi rin (ambiente ( mbi nt n no sulfuroso lf r yp post-óxico). t ó i ) Por P r lo l tanto, t nt los l ooides de berthierina son parasingénicos (intrasedimentarios). SILICATOS DE HIERRO (SILICATOS VERDES SEDIMENTARIOS)) La greenalita suele aparecer interestratificada con ftanita en sucesiones del Precámbrico. Aparece como pellets redondeados y masivos. Es isótropa y se vincula estrechamente con la clorita. Se considera tanto un precipitado singénico primario en ambiente marino (gel de silicato de hierro) como producto de transformación de berthierina. La glauconita L l i es un argilomineral il i l que varía í ddesde d fformas desordenadas d d d (interestratificado illita-esmectita) a ordenadas (de tipo illita, espaciado de 10 A), las últimas como producto de reprecipitación de las primeras. Aparece como pellets verdosos pálidos y microcristalinos. microcristalinos Es el constituyente típico de las “arenas verdes” que se forman en ambiente marino de plataforma entre unos pocos metros de profundidad a centenares de metros. La j ritmo de acumulación concentración de gglauconita está vinculada con muyy bajo sedimentaria y condiciones transgresivas. Puede derivar de la transformación de argilominerales como por crecimientos autígenos sobre huecos o poros en granos esqueléticos o pellets. En los depósitos glauconíticos l íi hay h preservación ió parcial i l dde materia i orgánica, á i por llo que se lla considera id de un ambiente localmente subóxico (posiblemente no sulfuroso y post-óxico). ARENISCAS VERDES, GLAUCONÍTICAS EJEMPLO DE LA FORMACIÓN SPRINGHILL. JURÁSICO CRETÁCICO CUENCA AUSTRAL JURÁSICO-CRETÁCICO, SEDIMENTITAS FERRUGINOSAS Se subdividen clásicamente en formaciones ferríferas precámbricas y ferrilitas fanerozoicas. Las formaciones ferríferas precámbricas aparecen en los escudos de todos los continentes y son conocidas como Formaciones Ferríferas Bandeadas (Banded Iron Formations = BIFs), en las que los minerales con hierro se interestratifican con capas de ftanita. Entre ellas se reconocen los siguientes grupos: Algona, Superior y Rapitan. FORMACIONES FERRÍFERAS PRECÁMBRICAS Algona g ((típicas p del Arqueano): q ) son cuerpos p lenticulares,, delgados g y en fajas j angostas compuestos por sulfuros lutíticos, ftanita negra y lutitas bituminosas que se relacionan con grauvacas y con rocas volcánicas submarinas (Greenstone Belts). Superior (del Proterozoico temprano a medio): pueden estar constituidas por variados tipos de componentes ferruginosos (óxidos, carbonatos, silicatos y sulfuros). Son cuerpos de gran extensión regional depositados en ambientes someros de plataformas amplias y estables, estables posiblemente vinculados con corrientes de surgencia. surgencia Estas sedimentitas pueden asociarse con carbonatos, rocas terrígenas, evaporitas sulfáticas e incluso lavas básicas. La concentración de compuestos de hierro en las plataformas marinas del Precámbrico pudo estar favorecida por dos importantes f factores: 1) falta f l de d organismos i secretores de d sílice, íli con lo l cuall hubo h b exceso de d estos componentes en las aguas marinas, y 2) frecuentes condiciones anaeróbicas en los fondos marinos someros, ya que el tenor de oxígeno en esos tiempos era mucho más bajo (1/10) que en el Fanerozoico. Fanerozoico La tercera variedad (Rapitan) muestra el dominio de los óxidos de hierro, con característica alternancia de hematita y ftanita. ftanita Se interpreta como un depósito de plataforma poco profunda. Se reconocen asociaciones con rocas sedimentarias terrígenas, incluso glacimarinas, y volcanitas básicas en menor proporción. FERRILITAS FANEROZOICAS (IRONSTONES) SSon sedimentitas di i constituidas i id por h hematita-chamosita i h i (P (Paleozoico) l i ) y goethitahi berthierina (Mesozoico), a veces con la participación de siderita y menos frecuentemente magnetita y pirita. Las ferrilitas suelen tener texturas similares a las de las rocas carbonáticas. Predominan las oolitas, pero se encuentran también pellets, intraclastos, fangos y productos de cementación. ió P Por estos caracteres, algunos l autores opinan i que muchos h compuestos ferruginosos son producto de reemplazo temprano de depósitos carbonáticos. Son depósitos de cuencas de escasas dimensiones (no más de 150 km de extensión) y los espesores de las unidades ferríferas varían desde cuerpos de menos de 1 m a unas pocas decenas de metros. Se interestratifican con sedimentitas carbonáticas, arenitas cuarzosas y pelitas li típicas í i dde ambientes bi dde plataforma l f marina. i E Estos ddepósitos ó i tienen i evidencias de acumulación en condiciones someras, como por ejemplo estratificación entrecruzada, ondulítica y diversos tipos de trazas fósiles. S atribuyen Se t ib a un ambiente bi t marino i de d nearshore h hasta h t litoral lit l de d regiones i climáticas li áti cálidas y húmedas, áreas continentales peneplanizadas y condiciones de nivel del mar alto o en ascenso (condensación o bajo ritmo de acumulación sedimentaria). IMÁGENES DE BIFs Jaspilitas Afloramiento de BIF jaspilítico Lentes de jaspe y silicatos de hierro granulares BIF de silicatos y carbonatos de hierro EJEMPLO DE LA FORMACIÓN LIPEÓN. SILÚRICO. NOROESTE ARGENTINO La Formación Lipeón fue estudiada en detalle por Boso (1994) en su tesis doctoral. Constituye un ciclo transgresivo-regresivo de edad silúrica hasta devónica muy temprana. Es portadora de importantes yacimientos ferríferos ubicados en el sur de la provincia de Jujuy. EJEMPLO DE LA FORMACIÓN LIPEÓN. SILÚRICO. NOROESTE ARGENTINO En la Formación Lipeón se reconocen las siguientes facies sedimentarias: Conglomerados: depósitos basales que representan rellenos de canales y reflejan el retrabajamiento de la infrastante Formación Zapla. Areniscas finas micáceas,, gris g verdosas,, con estructuras ondulíticas y trazas de icnofacies de Zoophycos. Son depósitos traccionales de plataforma interna a media acumulados por encima del nivel de base de olas. Areniscas finas y limoarcilitas amarillentas con trazas de Zoophycos p y y Chondrites, abundantes restos de graptolitos, trilobites, braquiópodos, bivalvos y nautiloideos. Heterolíticas: p presencia de cuerpos p areno-pelíticos p con estructuras lentiforme y y ondulosa, de ambiente de transición entre plataforma media y distal. Pelitas: con concreciones elipsoidales, masivas, físiles y en partes con estructuras mixtas. En su mayor y parte p depósitos p de decantación en p plataforma externa. Facies ferrífera FACIES FERRÍFERA DE LA FORMACIÓN LIPEÓN La facies ferrífera o roca ferrífera se compone de sedimentitas con más de 15 % de hierro. Esta sedimentita puede tener más de un mineral de hierro así como otros componentes no ferríferos, con variaciones texturales y de proporciones porcentuales. Una o más facies ferríferas pueden conformar a los estratos ferríferos, y a su vez una asociación de estos estratos constituyen un manto ferrífero. En la Formación Lipeón se definen tres mantos ferríferos, en la base, en la parte media y en el tope de la unidad. Las facies ferríferas están constituidas por componentes extracuencales e intracuencales. Los p principales p componentes p extracuencales son cuarzo,, micas (escasos ( feldespatos). p ) Entre los intracuencales se reconocen: ooides de chamosita, ooides de hematita, peloides de hematita, intraclastos de chamosita, arcilla chamosítica (común como matriz), cemento de hematita, de siderita y de cuarzo microcristalino, nódulos y capas de siderita, bioclastos fosfáticos con reemplazo parcial de sílice. MODELO PARA LA ACUMULACIÓN DE ROCAS FERRÍFERAS EN LA FORMACIÓN LIPEÓN Boso (1994) MODELO PARA LA ACUMULACIÓN DE ROCAS FERRÍFERAS EN LA FORMACIÓN LIPEÓN Boso (1994) MICROFOTOGRAFÍAS DE ROCAS FERRÍFERAS. FORMACIÓN LIPEÓN Boso (1994)
