Tipos

Esquema de un arco insular, con suvolcanismo asociado. En estas zonas se cree que se depositaron las formaciones de hierro bandeado tipo Algoma.

Se distinguen tres tipos principales de formaciones de hierro bandeado: tipo Algoma, tipo Lago Superior y tipo Rapitan.5

Tipo Algoma: las formaciones de hierro bandeado tipo Algoma estn relacionadas con procesos de vulcanismo submarino, encontrndose las facies de sulfuros ms cerca del foco emisor, y las facies de xidos ms lejos.1 Entre las formaciones de hierro se intercalan rocasmficas y flsicas, grauvacas volcanoclsticas y pizarras.49 Se suelen encontrar en cinturones de rocas verdes, y la mayora son de edad Arcaica.50 Se cree que estos depsitos se formaron en arcos insulares49 Tipo Lago superior: estas formaciones son las que tienen mayor potencia y extensin.5 Se depositaron en plataformas, y se suelen encontrar asociadas a otras rocas, como dolomitas, cuarcitas, arcosas, conglomerados, pizarras negras, y en menor medida, rocas volcnicas.51 Su edad ronda los 2.500-1.800 millones de aos.5 Algunos cientficos consideran que este tipo de formaciones de hierro son anlogas a los depsitos sedimentarios con hematites de Sinus Meridiani y Aram Chaos, en Marte.52 Tipo Rapitan: las formaciones de hierro de este tipo son las menos abundantes.53 Son de edad Proterozoico tardo (800-600 millones de aos), y se asocian a depsitos de tipo glacial.5 Su mineraloga es muy sencilla, estando formadas bsicamente por hematites y cuarzo.5

[editar]Formacin

Formacin de hierro bandeado procedente de Mchigan, en la regin delLago Superior.

La ausencia de elementos detrticos en estas rocas indica que se han depositado por debajo del nivel de base del oleaje (a cierta profundidad).5 Probablemente tuvieran un papel importante en su formacin las primeras bacterias fotosintticas, al producir oxgeno libre que oxidara al hierro disuelto, que sera muy abundante en ese momento.54 Este fenmeno se produjo hace 2.400 millones de aos, y se conoce como la Gran Oxidacin.55 El hierro oxidado no es soluble en agua, por lo que se acabara depositando en el fondo marino.54 La alternancia de bandas de hierro y slice se explica por fluctuaciones en la cantidad de cianobacterias, reducindose su nmero al contaminarse el agua cuando la cantidad de oxgeno era tan abundante que el hierro no poda neutralizarlo.5 Otra hiptesis sugiere que los bandeados se producen por cambios estacionales en la temperatura del agua.3 La presencia de cianobacterias explica las formaciones de hierro que se depositaron a partir de la Gran Oxidacin (tipo Lago Superior), pero este modelo no sirve para formaciones ms antiguas, debido a la poca abundancia de oxgeno.3 Una manera en la que el hierro se puede oxidar con poco oxgeno es mediante oxidacin fotoqumica provocada por rayos ultravioletas.56 57 Otra forma de explicar la oxidacin sera mediante la accin de bacterias fototrficas anoxignicas,57 un tipo de bacterias que realizan fotosntesis anoxignica.58 Otra hiptesis para explicar la precipitacin del hierro se basa en la mezcla de agua rica en hierro reducido con agua rica en hierro oxidado.59Esto implicara que los ocanos primigenios estaran divididos, debido a diferencias qumicas y de densidad, en dos capas, y debido a una surgencia, las dos capas se podran mezclar, precipitando el hierro.59 Las formaciones de hierro de tipo Rapitan, se encuentran asociadas a sedimentos glaciares.59 Se ha propuesto que una glaciacin global ocurrida hace 800 millones de aos provoc que el hielo aislara el ocano de la atmsfera.59 Como consecuencia de ello el ocano tendra un ambiente reductor, donde se acumularan iones Fe2+, y en el momento en que los hielos se derritieran, al restablecerse la circulacin de las aguas, se producira oxidacin y precipitacin del hierro, formando la hematites

PROCESOS SEDIMENTARIOS: DEPOSITOS AUTOCTONOS Las rocas sedimentarias formadas por precipitacin qumica de ciertos compuestos pueden tener inters econmico directo como minerales industriales (Ej. la precipitacin de carbonatos de calcio o magnesio origina calizas y dolomitas que se usan para cemento y materiales refractarios respectivamente): Sin embargo, para los efectos de este curso es ms relevante la formacin de depsitos metlicos por precipitacin qumica tales como las formaciones de hierro bandeado (BIF: banded iron formations) del Precmbrico (2.000 Ma), los depsitos de hierro ooltico fanerozoicos y los depsitos sedimentarios de manganeso. Asimismo existen depsitos de metales base en rocas sedimentarias (Ej. la pizarra cuprfera del Kpferschiefer del Norte de Europa), aunque respecto a esta ltima existe controversia si el origen de la mineralizacin en ella es sedimentario o diagentico. FORMACIONES DE HIERRO BANDEADO (BIF): Estas constituyen los depsitos

metlicos ms grandes de la tierra y constituyen las rocas fuentes del 95% de los recursos de hierro del planeta; son rocas sedimentarias metalferas silceas bandeadas (bandas ricas en Fe alternadas con bandas silceas de chert) que constituyen enormes depsitos singenticos por precipitacin qumica y se presentan en secuencias estratigrficas del Precmbrico que alcanzan hasta cientos de metros de potencia y cientos a miles de metros de extensin lateral. Una buena parte de estas formaciones ferrferas son utilizables directamente como mena de hierro de baja ley y otras han sido productoras de depsitos de alta ley de Fe (particularmente cuando procesos supergenos han enriquecido el contenido de Fe del mineral por lixiviacin de la slice). Las menas de baja ley se benefician mediante molienda fina y separacin magntica y/o gravitacional para concentrar magnetita y hematita, en forma de pellets con 62 65% Fe. Estos depsitos estratiformes de Fe se conocen generalmente como BIF sigla en ingls de formaciones de hierro bandeado (Banded Iron Formations), pero las rocas ferrferas bandeadas con jaspe o chert ferruginoso reciben el nombre de Taconitas en Norteamrica, Jaspilitas en Australia e Itabiritas en Brasil. Las reservas de hierro en formaciones de hierro bandeado son enormes y estas se depositaron en el perodo comprendido principalmente entre los 2.500 y 1.900 Ma. El hierro depositado en ese perodo y todava preservado es de 1014 t y posiblemente de 1015 t. En menor medida tambin se deposit Fe en el Proterozoico Medio a Superior (1.600 570 Ma). El consumo mundial de Fe actualmente alcanza a 109 t/ao, por lo que las reservas de Fe en los BIF son realmente enormes. La regin del Lago Superior al norte y centro de los Estados Unidos y sur de Canad es la ms productiva de mineral de hierro en el mundo a partir de formaciones de hierro bandeado; en Amrica del Sur Brasil es el mayor productor de hierro seguido de Venezuela a partir del mismo tipo de depsitos sediementarios. Las formaciones de hierro bandeado se caracterizan por una laminacin fina. Las capas son generalmente de 0,5 a 3 cm de potencia y, a su vez, estn laminadas a escala milimtrica a fracciones de milmetro. Las bandas consisten en capas de slice (chert o slice cristalina) alternando con capas de minerales de Fe. La ms simple y comn es la alternancia de chert y hematita. Sin embargo, el Fe se presenta en magnetita, hematita, limonita, siderita,Depsitos sedimentarios autctonos 2

clorita, greenalita, minnesotata, especularita, estilpnomelano, grunerita, fayalita y pirita. Esta laminacin fina de xidos de Fe y de slice se interpreta como una precipitacin cclica que pudo estar relacionada a variaciones estacionales (invierno verano), las que influyeron ya sea en las condiciones fisico-qumicas de los mares de la poca o bien en variacin de condiciones favorables para el desarrollo de bacterias u otros organismos que pudieron contribuir a la precipitacin del hierro. Existe consenso que el hierro de los BIF fue precipitado qumicamente o con participacin biognica en forma subacutica (sedimento qumico). En el BIF de Gunflint de Ontario, Canad se han identificado algas azules-verdes y hongos fsiles, algunos de los cuales se parecen a bacterias que actualmente pueden crecer y precipitar hidrxido frrico en condiciones reductoras, sugiriendo la participacin de organismos en la precipitacin del Fe, pero no existe consenso al respecto. Por otra parte, tampoco existe consenso respecto al origen del Fe de los BIF: una escuela de pensamiento considera que proviene de la erosin de masas terrestres (meteorizacin de minerales ferromagnesianos), mientras que otra plantea que provendra de actividad exhalativa volcnica (actividad hidrotermal subacutica relacionada a volcanismo). Lo que parece claro es que las condiciones ambientales de la tierra (a nivel planetario) en el

Precmbrico eran distintas a las actuales, existan ocanos ms someros, mayor actividad volcnica y la atmsfera terrestre era rica en CO2, pero deficiente en oxgeno, por lo que se supone que en los mares y lagos de esa remota poca exista un ambiente esencialmente reductor y se ha sugerido que el pH del mar era algo ms bajo que el actual. Las formaciones de hierro bandeado presentan facies de xidos, carbonatos, sulfuros y silicatos las cuales gradan entre s y se han interpretado como resultado de precipitacin de los minerales en distintas secciones de cuencas marinas someras precmbricas gracias a la disponibilidad de iones en las aguas (Fig. 1). Las facies de xidos son las relevantes como mena de hierro. La depositacin de cada facies estuvo controlada por condiciones de Eh y pH del medio dentro de las cuencas de sedimentacin, especialmente por el potencial de oxidacin reduccin relacionado al contenido de oxgeno del agua. Valores relativamente bajos de Eh y pH favorecen la precipitacin de pirita, mientras que valores altos favorecen la precipitacin de xidos; los carbonatos y silicatos precipitaron en condiciones de Eh y pH intermedias. Fig. 1. Zonacin de facies en formaciones de hierro bandeado producto de depositacin en una cuenca ideal en la cual precipitan compuestos de hierroDepsitos sedimentarios autctonos 3

Facies de xidos: son las ms importantes, puesto que constituyen la mena de hierro explotable, y pueden subdividirse en subfacies de hematita y de magnetita, entre las cuales existe una completa gradacin. La hematita en los BIF menos alterados se presenta en forma de especularita gris a gris azulada. Existen comnmente texturas oolticas sugiriendo depositacin en aguas someras, pero en otros casos la hematita es granular sin estructura. El chert varia desde material criptocristalino de grano fino a granos de cuarzo entrecrecidos (producto de recristalizacin de slice amorfa). En las subfacies menos comunes de magnetita, se presentan capas de magnetita alternando con capas de silicatos o carbonatos de Fe y capas silceas. Las facies de xidos tienen entre 30-35% Fe y esas rocas son explotables con concentracin magntica o gravitacional de los minerales de hierro. Facies de carbonatos: Estas consisten en la alternancia de chert y siderita (carbonato de Fe) en proporciones iguales. Puede gradar a travs de rocas con magnetita siderita cuarzo a las facies de xidos y por la adicin de pirita a facies de sulfuros. La siderita parece haberse acumulado como barro fino debajo del nivel de la accin de oleaje y no presenta texturas oolticas o granulares. Facies de silicatos: Los silicatos de hierro generalmente se asocian con magnetita, siderita y chert, los cuales forman capas alternadas. Las facies de carbonatos y silicatos de los BIF tpicamente tienen 25-30% Fe, lo cual es bajo para ser de inters econmico y presenta problemas en su beneficio. Facies de sulfuros: Estas consisten en arcillolitas carbonosas con pirita caracterizadas por estar finamente laminadas con contenido de materia orgnica y carbn de hasta 7-8%. El sulfuro principal es pirita muy fina. Existen dos tipos principales de formaciones de hierro bandeado (BIF) BIF Tipo Algoma: Este tipo es caracterstico de fajas de rocas verdes del Arcaico (esquistos verdes) y en menor medida del Proterozoico. Muestran una asociacin volcnica con grauvacas que sugiere un ambiente de cuenca extensional (rift). Presentan las facies de xido, carbonato y sulfuros; los silicatos de Fe se presentan en las facies de carbonatos. Su potencia es desde pocos centmetros a cientos de metros y es raro que sean continuas ms all de unos pocos kilmetros de corrida. La asociacin con volcanitas ha hecho que se

favorezca un origen volcanognico exhalativo para este tipo de formaciones de hierro bandeado. BIF Tipo Superior: Estas son rocas finamente bandeadas en su mayor parte correspondientes a las facies de xidos, carbonatos y silicatos. Usualmente estn libres de material clstico. Una caracterstica prominente de estos BIF es un bandeamiento rtmico de capas ricas en Fe y capas silceas pobres en Fe, las cuales normalmente varan en espesor desde un centmetro a un metro aproximadamente. Este bandeamiento es distintivo y permite la correlacin de BIF por distancias considerables (Ej. en Australia occidental el Hamersley Brockman BIF puede correlacionarse sobre 50.000 km2).Depsitos sedimentarios autctonos 4

Los BIF tipo Superior estn asociados a cuarcitas, y lutitas carbonosas, as como con secuencias de conglomerados, dolomitas, chert masivo y arcillolitas. Las rocas volcnicas no siempre estn asociadas con este tipo de BIF, pero frecuentemente pueden estar presentes en la columna estratigrfica. Los BIF tipo Superior pueden extenderse lateralmente por cientos de kilmetros y variar su espesor desde decenas de metros a centenas de metros. Las secuencias en las que se presentan estos BIF se presentan en general discordantes sobre un basamento con alto grado metamrfico y los BIF, por lo general, estn presentes en la porcin inferior de la secuencia. Las estructuras sedimentarias de los BIF tipo Superior indican que ellos se formaron en aguas someras en plataformas continentales, en cuencas evaporticas cerradas por barras, zonas costeras planas o en cuencas intracratnicas. En Chile existen depsitos de hierro bandeado en la Cordillera de la Costa a 150 km al sur de Concepcin en las inmediaciones del lago Lleu-Lleu (depsitos de Reln o Lleu-Lleu), los que forman parte de una serie de esquistos micceos. Los afloramientos conocidos se distribuyen en un rea de 20 km de longitud en sentido NE y 10 km de ancho y el nivel ferrfero tiene 20 m de espesor, est intercalado con esquistos micceos y constituido por varias capas, algunas ms ricas en slice y otras en hierro. Estos depsitos se han considerado afines a los BIF (Ruiz et al., 1965) y el mineral que los forma tiene laminacin y est constituido casi exclusivamente por cuarzo granular y magnetita fina, con una martitizacin poco importante, correspondiendo a facies de xidos. Los niveles con xido de Fe contienen entre 23 y 41% Fe y 32 a 57% SiO2, y no existen cuerpos con enriquecimiento hematticos de alta ley. Cabe sealar que los esquistos que contienen la mineralizacin de hierro de Lleu-Lleu presentan edades radiomtricas correspondientes al Carbonfero, las que corresponderan a la edad del metamorfismo. La edad del protolito es incierta y plantea interrogantes respecto a la filiacin de los depsitos de Fe bandeado y/o la interpretacin de los datos geocronolgicos. Aparte de los depsitos de Reln se conoce la existencia de rocas ferrferas similares en Nueva Imperial (60 km al W de Temuco y 60 km al sur de Reln), pero ninguno de estos depsitos ha sido explotado en Chile. BIF: Banded Iron Formation (Formacin de hierro bandeado):Extensos yacimientos de hierro y silicatos (cuarzo) que muestran una caracterstica forma bandeada. Marcroscopicamente se puede diferenciar diferentes horizontes en una escala de milmetros. La formacin de estos depsitos data al precmbrico, entre 2600 millones hasta 1800 millones de aos. La unidad generalmente tiene algunos cien metros de espesor y una tremenda extensin. Generalmente contiene algunos 15% de hierro. Actualmente los "BIFs" son la fuente

ms importante del hierro. Casi 90% de la produccin provienen de este tipo de yacimiento (Isley, 1995). El ambiente de formacin de los BIFs se puede caracterizar como ocano de baja profundidad. La atmsfera y los ocanos de esta poca tenan una baja cantidad de oxgeno libre (vase diagrama), pero paulatinamente este nivel subi. Las aguas ocenicas sin oxgeno (anaerbico) tenan altas cantidades de hierro en solucin. El aumento de la cantidad de oxgeno provoc una precipitacin del hierro. Se propone un origen fotosinttico del oxgeno. Todava en este poca la tasa global de oxgeno libre era bastante bajo, pero en sectores de alta apariencia de plantas (estromatolitos por ejemplo) se gener un sector ("microclima") de mayores cantidades de oxgeno adentro del agua, que era suficiente para iniciar una precipitacin masiva del hierro. No siempre se puede comprobar la influencia orgnica en formacin de los BIFs hasta en los aos noventa se presentaron conceptos alternativos - pero todo apunta de todo manera a un ambiente de formacin cercano de la costa en aguas de baja profundidad en rocas sedimentarias qumicas. Despus de su formacin generalmente los depsitos del tipo "BIF" sufrieron varios cambios de origen metamrfico. Otra discusin est relacionada al origen del hierro (Fe). Podra ser continental, es decir lleg por la erosin y transporte en ros al mar o puede ser de origen hidrotermal expulsado durante la actividad de fumarolas submarinas en este poca. El modelo de origen hidrotermal en fumarolas submarinas tiene la desventaja que hoy da estos sectores se ubican en las cercanas del lomo central ocenico - lejos del ambiente real de la formacin de la "banded iron formation". Pero el modelo que apunta a un origen continental tiene que enfrentarse con el problema de la rapidez de la sedimentacin. Los sectores ms importantes de los "BIFs" son Minas Gerais en Brazil, Transvaal Supergroup en Sudfrica, Witwatersrand tambin en Sudfrica, Lake Superior en Canad y EE.UU., Hamersley Range en Australia, Ucrania, Finlandia, Venezuela, Australia entre otros.