Yacimientos residuales

Yacimientos residualesJavier Alfonso Baquero PuelloSergio Daniel Aroca MoscoteYacimientos ResidualesDepsitos Residualeslos depsitos residuales se forman cuando determinados tipos de rocas experimentan meteorizacin qumica y las condiciones climticas son las adecuadas para la lixiviacin y evacuacin de los productos solubles originados.

El residuo de estos yacimientos, es un material rojizo con casi tanto Fe como Al, denominado laterita.

Los principales procesos de meteorizacin qumica, que intervienen en la formacin de depsitos residuales, son la hidratacin, la hidrlisis, la oxidacin y la disolucin. La manera de manifestarse es por la oxidacin de Fe2+ a Fe3+ y la remocin de Na, Ca y Mg en solucin.

Slo los xidos e hidrxidos ms solubles, como los de Fe, Mn y Al permanecen en el afloramiento superficial de las rocas, formndose as concentraciones residuales si la alteracin meterica es particularmente activa (regiones clidas y hmedas, regiones tropicales) y si el relieve es suave o poco acentuado (penillanura con estabilidad cortical).En climas templados y hmedos, Al2O3 y SiO2 precipitan simultneamente de soluciones ligeramente cidas, dando caoln. Sin embargo, en climas tropicales la meteorizacin qumica se intensifica, lixiviando la slice del caoln y quedando el hidrxido de aluminio. El producto final no es slo hidrxido puro, sino una mezcla de hidrxidos de aluminio, aluminosilicatos (arcillas) y otras impurezas.Para la formacin de bauxitas Y lateritas se considera en general necesario:

Las bauxitas se dividen en dos grandes grupos:

Bauxitas sobre rocas de silicatos o bauxitas laterticas

En las que pueden observarse todos los pasos entre la roca madre y la laterita aluminosa, en la que existen horizontes pisolticos y predominio de gibsita sobre los otros hidrxidos de aluminio.

Suelen situarse sobre superficies casi horizontales de pases tropicales actuales, son de gran extensin y potencia y contienen grandes reservas.En general, las caractersticas morfolgicas y texturales de estas bauxitas permiten su explotacin a cielo abierto y en condiciones muy favorables. De manera general y de techo a muro, suelen existir tres horizontes de mineral: un horizonte uniformemente pisoltico y a menudo litificado; uno intermedio, con escasos pisolitos y algunas concreciones; y el basal, con concreciones, muy ferruginoso y con minerales arcillosos.

Bauxitas sobre rocas de carbonatosEn estrecha asociacin con calizas y dolomas, cuyo bajo contenido en Al2O3 se encuentran en los minerales arcillosos que constituyen sus impurezas. Esta menor proporcin de almina se compensa por la mayor facilidad y rapidez con la que estas rocas son disueltas.

Los yacimientos se encuentran en bolsadas de pequeas dimensiones y reservas mucho menores que los anteriores, as como de condiciones de explotacin ms desfavorables.

Son muy similares a las lateritas, pero enriquecidas preferencialmente en hidrxidos 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 acompaados de hidrxidos de hierro, xidos 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, as como bandeados, brechoides, pisolticos. Suelen presentar coloraciones claras, a menudo con tonalidades rojizas, debidas a la presencia de hidrxidos de hierro.Tambin pueden formarse sobre calizas, como consecuencia de la disolucin de estas, que deja un residuo arcilloso (terra rossa) cuya meteorizacin a su vez puede dar lugar a la bauxita. Las bauxitas se explotan para la extraccin metalrgica del aluminio, del que son la nica mena. Los principales yacimientos de bauxitas se localizan en Australia, Brasil, Guayana, Surinam.

Las lateritasSe pueden definir como horizontes edficos fuertemente enriquecidos en xidos e hidrxidos de hierro, como consecuencia de la acumulacin de estos componentes en respuesta a la meteorizacin qumica avanzada de una roca que ya previamente mostraba un cierto enriquecimiento en este componente.

Estn formadas mayoritariamente por hidrxidos y xidos de hierro (goethita, lepidocrocita, hematites), a menudo acompaado de slice o cuarzo, y de hidrxidos 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 gneas bsicas o ultrabsicas, ricas en minerales ferromagnesianos como el olivino o el piroxeno. La hidrlisis de estos minerales, a travs de serpentina y clorita fundamentalmente, produce como productos finales xidos/hidrxidos de hierro, slice, y sales solubles de Mg y Ca (procedente de clinopiroxeno). Algunos de los componentes minoritarios de estos minerales (Ni, Cr, Co) pueden tambin concentrarse en la laterita, aumentando sus posibilidades mineras.

Yacimientos Residuales En ColombiaSe encuentran emplazados en rocas bsicas y Ultra bsicas que se localizan a lo largo del cinturn ofioltico de romeral, por la presencia del contacto entre la corteza ocenica y la corteza continental (zona de subduccin).

LATERITAS NIQUELIFERAS DE CERRO MATOSO

Cerro matoso forma parte de un complejo de cuerpos bsicos y ultra-bsicos de edad cretceo temprano. El complejo est compuesto de dunitas, peridotitas, gabros, dioritas, y basaltos espilticos, denominado por Restrepo y Toussaint (1974) Complejo Ofioltico del cauca. Estos cuerpos de roca estn alienados a lo largo de la falla de romeral, la cual representa la expresin superficial del contacto entre la placa ocenica y la placa continental.

En los alrededores de cerro matoso y cubriendo sus flancos, hay sedimentos terciarios compuestos de arcillolitas, limolitas, areniscas e intercalaciones de mantos de carbn; estos sedimentos se consideran del oligoceno.La roca madre de la laterita niquelfera de cerro matoso es una peridotita con pequeos diques de dunitas y lentes de peridotita serpentinizada. La erosin de la capa sedimentaria que cubra al intrusivo form una penillanura representada por las simas de cerro matoso y los cerros del porvenir y queresa, al oeste de la poblacin de planeta rica. Un levantamiento regional, reactivo la erosin en la regin de cerro matoso, exponiendo el intrusivo a la accin de la meteorizacin, que motivo la descomposicin qumica de la peridotita y la concentracin del nquel.

El mineral de cerro matoso se clasifica de acuerdo a su contenido de MgO, Fe, SiO2, Hierro Ferroso o Frrico. El porcentaje de MgO en el mineral, refleja la intensidad de la meteorizacin de la peridotita, variando desde 40% de MgO en la peridotita fresca, hasta menos de 1% de MgO en la laterita. Las concentraciones mayores de nquel se concentran por la accin conjunta de un proceso residual y un proceso de enriquecimiento secundario.

GEOLOGIA REGIONAL

La peridotita de cerro matoso, se hace parte de un complejo bsico ultra bsico, que comienza en el sur de Colombia y remata en la cercana de planeta rica, departamento de crdoba, siguiendo la zona de falla romeral, (fig. 2). Esta falla, segn BARRERO, D. (1974), representa la expresin superficial del contacto entre la placa ocenica y la placa continental.

COMPLEJO BASICO:

Se incluyen dentro de este grupo, rocas volcano sedimentarias compuesto de basaltos, diabasas, aglomerados volcnicos, y doleritas, que se hallan interestratificadas con areniscas, arcillolitas y cherts. Este conjunto es el encanjante de la unidad ultra bsica.COMPLEJO ULTRABASICO:Compuesto de dunitas, peridotitas y pequeos afloramiento de grabo.

El conjunto de rocas bsicas y ultra bsicas es denominado complejo Ofioltico del cauca por RESTREPO & TOUSSAINT (1974), los cuales le asignan una edad cretceo temprano.SEDIMENTOS TERCIARIOS:

En los alrededores de cerro matoso hay arcillolitas, limolitas, arenisca y mantos de carbn del oligoceno. Estos sedimentos reposan discordantemente sobre los flancos de cerro matoso.

CUATERNARIO:

Se caracteriza por aluviones en los valles de ros y quebradas e incluye terrazas de varias alturas, algunas de las cuales son aurferas.

ESTRUCTURAS:

La zona de falla de romeral al llegar al departamento de crdoba, est cubierta por sedimentos terciarios. En cerro matoso se observan bloques muy grandes de brecha de falla en la parte este-sureste y roca cizallada en la parte occidental.

En el terciario hay fallas con orientacin regional norte 20 y 30 grado este.

EVOLUCION GEOLOGICADurante el cretceo la rocas de cerro matoso y de otros cuerpos similares en planeta rica y ur, estaban sumergidos en una fosa marina cercana a la plataforma continental.

Segn DUQUE CARO (1971), la cuenca de san Jorge emerge al continente en el Eoceno medio y vuelve a sumergirse a finales de este periodo y principios del Oligoceno.

Del Eoceno medio hasta sus finales hay erosin en la cuenca lo que pudo permitir la formacin de una penillanura que dejara visible las rocas de Cerro Matoso.A principios del oligoceno, el mar invade la cuenca de San Jorge por el norte y el occidente, dejando una franja deltaica entre Cinaga de oro y Cerro Matoso, sitio en el cual se depositaron mantos de carbn. Para este tiempo, Cerro Matoso era una isla en medio de lagunas y pantanos de agua dulce, con algunas entradas frecuentes de agua del mar.

Finalmente, la zona es levantada durante la Orogenia Andina del Poli-Pleistoceno.

PETROLOGIA DE LA ROCA MADRELa roca madre de la laterita niquelfera de Cerro Matoso, es una peridotita piroxenfera (harzburgita), que presenta diques pequeos de dunita y lente o lentes de peridotita serpentinizada con abundantes vetillas de magnesita. Localmente, la peridotita presenta vetillas de calcita de origen supergentico. El cuerpo de peridotita tiene una forma ovalada, en direccin noroeste-sureste, con una longitud aproximada de 2500 metros, y un ancho de unos 1700 metros, y parece estar limitada por fallas muy inclinadas.

El lente o lentes de peridotita serpentinizada, presenta una alteracin intensa o serpentina, adems de abundantes vetillas de magnesita. El lente expuesto en los bancos que se han minado, se encuentra adyacente a una inclusin de sedimentos (arcillolitas) en la peridotita, sugiriendo la posibilidad, que la alteracin se deba a un exceso de agua cedida por los sedimentos durante la ltima etapa de cristalizacin de la peridotita. La inclusin de los sedimentos presenta caractersticas de metamorfismo de contacto.

La descripcin de la peridotita hecha por Humberto Gonzales, INGEOMINAS (Medelln) es la siguiente: textura de mosaico, minerales esenciales olivino 82%, ortopiroxeno 10%, serpentina 5%. Los minerales accesorios son: Picotita 0.5%, magnetita y cromita 1%.

Olivino:Cristales subhedrales formando mosaicos equigranulares; incoloro, con fracturas irregulares presentando serpentinizacin a lo largo de las mismas y segregacin local de xidos de hierro.Ortopiroxeno:Cristales subhedrales ligeramente ms grandes que los del olivino; incoloro sin maclas.Serpentina:Principalmente antigorita-serpofita, a lo largo de micro fracturas en el olivino.Picotita:Cristales subhedrales dispersos.

Magnetita y cromita:

Minerales opacos en cristales dispersos y como segregacin a lo largo de fracturas serpentinizada en el olivino.

ESTRUCTURAEl cuerpo de peridotita y la capa de suelo residual que lo cubre, no presentan estructuras de importancia. Las estructuras que han sido expuestas por el minado, son:DiaclasasVetas de SliceVetillas de CalcitaFracturas PoligonalesFallas Cortas y CurveadasMantos Freticos FsilesDeslizamientosFallas fuera del depsito

DiaclasasNo presentan ningn relleno, tienen rumbos y buzamientos varios, pero generalmente son bastantes inclinadas; algunas presentan espejos de falla originados por ligeros movimientos a lo largo de las diaclasas.

Vetas de SliceSon las estructuras predominantes, especialmente en el suelo residual y representan fallas y estructuras abiertas, que proporcionaron condiciones favorables para la precipitacin de slice como calcedonia bandeada. Estas vetas llegan a tener hasta un metro de espesor, pero son generalmente cortas y se disipan como zonas de slice diseminada en el suelo residual.

Vetillas de Calcita

Se han observado localmente en una zona donde se descapot la peridotita; son irregulares y de unos cuantos centmetros de espesor. Su origen es sper gentico, pero no se sabe si las aguas que depositaron este carbonato eran fras y trajeron la calcita de los sedimentos que cubran al intrusivo, o fueran de origen hidrotermal.

Fracturas PoligonalesSe observan en la misma rea de las vetillas de calcita. Los polgonos varan en tamao, pero generalmente no sobrepasan los 10 centmetros. Las fracturas en s estn presentadas por vetillas de minerales de serpentina hasta de 3 milmetros de espesor el relleno de las fracturas y la distribucin poligonal de las mismas, sugieren que se formaron durante la ltimas etapas de cristalizacin de la peridotita, cuando hubo una ligera disminucin en el volumen del intrusivo y a semejanza de un lodo al secarse se formaron fracturas de tensin con distribucin poligonal. En esa etapa, tambin haba exceso de agua en los residuos sin cristalizar del intrusivo, los cuales proporcionaron los minerales de serpentina que rellenaron las fracturas.Fallas CurveadasSon cortas, tienen espejo de falla serpentinizado pero sin relleno. Se observan primordialmente en la parte superior de los saproltos verdes. Su origen parece deberse a un ligero aumento de volumen de la peridotita al saprolitizarse en un espacio confinado.

Mantos Freticos FsilesEstas representados por ndulos de slice de 5 a 10 centmetros, concentrados en mantos relativamente horizontales. Los ndulos se precipitaron de agua fra saturados con slice, que formaban parte de un manto fretico localizado en el contacto de las lateritas (permeables) con los saproltos (relativamente impermeables). A medida que la meteorizacin alteraba los saproltos a laterita, el nivel fretico migraba hacia abajo, marcando cada migracin con un manto nodular de slice.

DeslizamientosA un sin ser una estructura propiamente dicha, su descripcin se incluye en esta seccin. Remanente de un deslizamiento se encuentra en el extremo oeste-suroeste del yacimiento; est caracterizado por la topografa tpica de estos fenmenos y por grandes bloques de peridotita relativamente fresca flotando o descansando en lateritas.

Fallas fuera del DepsitosLimitando el flanco este-sureste del depsito, se encuentra una falla de importancia representada por milonita y brecha. Posiblemente esta falla pertenece al sistema de fallas de romeral.

Concentracin del NquelLa poca en que se inici la concentracin del nquel es incierta. Podemos decir que es posterior a la depositacin de los sedimentos de la cuenca carbonfera de bijao (oligoceno, formacin cinaga de oro), ya que el perforar los sedimentos adyacentes a cerro matoso, se encontraron mantos de carbn cubriendo saproltos delgados sin concentraciones apreciables de nquel.

El nquel se concentr en la capa de suelo residual y de peridotita parcialmente meteoriza que cubre al intrusivo por la accin conjunta de dos procesos ntimamente ligados a la meteorizacin de la peridotita. El primero, es una concentracin residual seguida por un proceso de enriquecimiento secundario.

Proceso de Concentracin ResidualLa roca madre est compuesta principalmente por los silicatos ferro-magnesianos olivino y enstatita. La slice (SiO2) y la magnesia (MgO) forman aproximadamente el 85% de la roca madre que contiene pequeas cantidades de nquel, generalmente entre 0.2% y 0.3% sustituyendo el magnesio en la estructura cristalina del olivino.

Las siguientes condiciones:

Un clima subtropical (semejante al actual)Vegetacin abundantePeriodos de lluvia bien definidos, seguidos por periodos secosFracturamiento intenso de la roca madreUn buen sistema de drenaje

Hacen que el olivino se vuelva inestable y se descomponga dejando libre la magnesia y la slice. La magnesia migra en solucin y finalmente abandona el cuerpo intrusivo. Parte de la slice tambin abandona el sistema, pero en forma ms errtica. El nquel, el hierro y aluminio como consecuencia se concentran en la roca parcialmente meteoriza. Hasta aqu acta el proceso de concentracin residual exclusivamente.

Proceso de Enriquecimiento SecundarioEl nquel liberado durante la descomposicin del olivino, se recombina con parte del magnesio y la slice formando silicatos hidratados de magnesio y nquel, los cuales entran a formar parte de la montmorillonita generada por la descomposicin parcial de la peridotita. A medida que la meteorizacin progresa, en la parte superior de seccin meteorizada, los silicatos se vuelven inestables y se descomponen liberando el nquel nuevamente, el cual migra hacia abajo y se precipita en las zonas donde se est formando la montmorillonita. Parte de este nquel tambin precipita como garnierita, formando vetas en las diaclasas de las rocas parcialmente meteorizadas.

Este proceso de solucin y precipitacin del nquel en cerro matoso, indudablemente fue cclico y se repiti varias veces explicando as las concentraciones locales de nquel hasta del 8%.

En la grfica que se adjunta (figura 4), se puede observar que el nquel forma una barriga en la zona de los saproltos con MgO entre el 15% y el 25%. En esta zona hay abundancia de montmorillonita y es donde el enriquecimiento secundario del nquel es ms intenso.

Clasificacin del MineralPeridotitaSe considera como peridotita el material que contiene ms del 36% de MgO.

Peridotita SaproliticaLa peridotita, al empezarse a meteorizar, cambia gradualmente a una peridotita saprolitica. Para el mapeo geolgico, la peridotita saprolitica tiene un aspecto de roca fresca, excepto en las caras expuestas a la meteorizacin, que son de color naranja y presentan las enstatitas en relieves generalmente de color bronceado.Se considero como peridotita saprolitica el material con un contenido de MgO entre el 24% y el 36%.

Saproltos VerdeEste material es el principal mineral de nquel de cerro matoso. Constituye aproximadamente el 60% de las reservas; se forma por la meteorizacin progresiva de la peridotita saprolitica. En este mineral, parte del hierro se encuentra como hierro ferroso. Para fines del mapeo geolgico se considera como Saprolto verde, una roca verdosa y gris-verdosa parcialmente alterada y que aun preserva la textura original de la roca madre, o sea la enstatita. Se considera como Saprolto verde el material de ese color que tiene entre el 1% y 24% de MgO.Saprolto Caf

Este material se forma del Saprolto verde, cuando el hierro ferroso cambia a frrico y el color de verde a caf rojizo. Para el mapeo geolgico, se considera como Saprolto caf, una roca bastante alterada de color caf rojizo y aun preserva la textura original de la roca madre, contiene de 1% a 24% de MgO.

LateritaEs un suelo de color rojizo a marrn, blando y amorfo que se forma por la meteorizacin intensa del Saprolto caf. Este suelo no preserva ninguna de las texturas originales de la roca madre, las nicas estructuras presentes son secundarias, como bandas o vetillas irregulares de slice, hierro y oxido de manganeso adyacentes al contacto con el Saprolto caf. Una porcin relativamente pequea de este material es mineral de nquel, la mayora es ganga y como tal forma parte del descapote. Para el mapeo geolgico es fcil de reconocerlo por su carcter de suelo amorfo y su color rojizo, se consider como laterita todo material suave de color rojizo con menos del 1% de MgO.Todos estos tipos de minerales se formaron en su lugar sin migracin lateral.

Ganga

Es el miembro ms superficial de la columna de meteorizacin, forma una capa que cubre aproximadamente la mitad oriental del cerro, con espesores hasta de 20 metros. Toda ganga se considera como descapote.

GLOSARIODUNITAS: Es una peridotita (roca plutnica Ultramficas) que, como mineral esencial, est constituida slo por olivino.PERIDOTITA: Es una roca gnea intrusiva formada por lo general de olivino (peridoto) acompaada de piroxenos y anfboles. Es muy densa y de coloracin oscura. Se trata de la roca que forma el manto terrestre.GABROS: El gabro es una roca plutnica compuesta de plagioclasas y minerales ferromagnsicos. Contiene silicato alumnico, clcico y dilaga como minerales fundamentales.

DIORITAS: La diorita es una roca gnea compuesta de un feldespato y uno o varios minerales del grupo de la mica, de la anfibolita, y del piroxeno. Se usa generalmente para la construccin.BASALTOS ESPILITICOS: De color oscuro, es la roca ms abundante en la corteza terrestre, formada por enfriamiento rpido del magma expulsado del manto por los volcanes. Por esta razn suele presentar vacuolas y cubrir extensas reas.FLANCOS: En una seal digital, se denomina flanco a la transicin del nivel bajo al alto (flanco de subida) o del nivel alto al bajo (flanco de bajada).

SERPENTINA: Son productos de alteracin de ciertos silicatos magnsicos, especialmente olivino, piroxenos y anfboles.PENILLANURAS: (del latn paene = casi, y llanura), designa una amplia llanura casi uniforme, con ligeras desnivelaciones producto de una prolongada erosin y de la coalescencia de cuencas hidrogrficas.DIABASAS: Roca filoniana (hipoabisal) de composicin similar al basalto pero con textura holocristalina mucho ms desarrollada.DOLERITAS: Trmino utilizado para designar a las rocas de color oscuro intermedio y textura fina, que a causa de la finura del grano, no puede saberse si son gabro o diorita.

OROGENESIS: es la formacin o rejuvenecimiento de montaas y cordilleras causadas por la deformacin compresiva de regiones ms o menos extensas de litosfera continental.MAGNESITA: Pertenece a la clase Carbonatos, cristaliza en sistema trigonal, y posee una dureza de 4-4,5 en la Escala de Mohs. Presenta exfoliacin perfecta, brillo vtreo y raya blanca.MAGNETITA: es un mineral de hierro constituido por xido ferroso-difrrico (Fe3O4)CROMITA: es un mineral perteneciente al grupo de los xidos. Debe su nombre al elemento cromo. Su frmula es FeCr2O4. A veces contiene magnesio, aluminio o titanio (entre otros).

NODULO: concrecin contenida en algunas rocas o que se ha formado en el fondo del mar.METEORIZACION: La meteorizacin es la desintegracin y descomposicin de una roca en la superficie terrestre o prxima a ella como consecuencia de su exposicin a los agentes atmosfricos, con la participacin de agentes biolgicos. Tambin puede definirse como la descomposicin de la roca, en su lugar; sera un proceso esttico por el cual la roca se rompe en pequeos fragmentos, se disuelve, se descompone, se forman nuevos minerales. Se posibilita as la remocin y el transporte de detritus en la etapa siguiente que vendra a ser la erosin. La meteorizacin entonces, al reducir la consistencia de las masas ptreas, abre el camino a la erosin.

ENSTATITA: es un mineral del grupo de los silicatos, subgrupo inosilicatos y dentro de ellos pertenece a los piroxenos. Es silicato de magnesio. Normalmente tiene aspecto de masas fibrosas de color castao verdoso.

MONTMORILLONITA: es un mineral del grupo de los Silicatos, subgrupo Filosilicatos y dentro de ellos pertenece a las llamadas arcillas. Es un hidroxisilicato de magnesio y aluminio, con otros posibles elementos.

CALCEDONIA: es un mineral de estructura microcristalina relacionada con el cuarzo, cuya frmula qumica es SiO2 (al igual que el resto de minerales que tienen relacin con el cuarzo). Cristaliza en sistema trigonal, tiene una dureza de 7 en la Escala de Mohs, fractura concoidea, exfoliacin ausente, brillo vtreo y raya blanca.

LIXIVIADO: es el lquido producido cuando el agua percola a travs de cualquier material permeable. Puede contener tanto materia en suspensin como disuelta, generalmente se da en ambos casos.

BIBLIOGRAFIABol. Geologa. U.I.S ingeominas 1981-82 , VICTOR MANUEL MEJA A. JORGE RICARDO DURANGO.CALIXTO ORTEGA pg. 99-123

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