ROCAS FOSFÁTICAS ROCAS FOSFÁTICAS -- FOSFORITASFOSFORITAS

Dr Luis A SpallettiDr. Luis A. SpallettiCátedra de Sedimentología, Facultad de Ciencias Naturales y Museo,

Universidad Nacional de La Plata. 2006-2009.

Son rocas compuestas por el anión POSon rocas compuestas por el anión PO44--33 . Su contenido en P. Su contenido en P22OO55 es es

superior al 15%.superior al 15%.

Los depósitos con menor tenor de PLos depósitos con menor tenor de P22OO5 5 (entre 1% y 15%) son (entre 1% y 15%) son adjetivados como fosfáticos: por ejemplo adjetivados como fosfáticos: por ejemplo lutitas fosfáticaslutitas fosfáticas, , calizas calizas fosfáticasfosfáticasfosfáticasfosfáticas..

Las fosforitas no son abundantes en el registro geológico, pero tienen Las fosforitas no son abundantes en el registro geológico, pero tienen importancia económica.importancia económica.pp

Se encuentran en la totalidad del registro sedimentario, desde el Se encuentran en la totalidad del registro sedimentario, desde el Precámbrico a los tiempos presentes.Precámbrico a los tiempos presentes.

Las fosforitas aparecen tanto en ambientes marinos como continentales. Las fosforitas aparecen tanto en ambientes marinos como continentales. No obstante, sus más importantes acumulaciones corresponden a facies No obstante, sus más importantes acumulaciones corresponden a facies

i l ti l tmarinas y lacustres.marinas y lacustres.

Hay controversias importantes en cuanto al origen de las fosforitas, ya Hay controversias importantes en cuanto al origen de las fosforitas, ya que las concentraciones en aguas normales (marinas) son sólo de 70que las concentraciones en aguas normales (marinas) son sólo de 70que las concentraciones en aguas normales (marinas) son sólo de 70 que las concentraciones en aguas normales (marinas) son sólo de 70 ppb de Pppb de P22OO55, en tanto que los depósitos de fosforitas antiguas pueden , en tanto que los depósitos de fosforitas antiguas pueden tener hasta un 40% de Ptener hasta un 40% de P22OO55..

MINERALES CONSTITUTIVOS MINERALES CONSTITUTIVOS Los principales minerales son:Los principales minerales son:p pp p

CARBONATO APATITA [CaCARBONATO APATITA [Ca1010COCO33(PO(PO44))66] ] y y APATITA [CaAPATITA [Ca55(PO(PO44))33 (F,Cl,OH)], con las variedades(F,Cl,OH)], con las variedades

FLUORAPATITA [CaFLUORAPATITA [Ca55(PO(PO44))33F]F]

CLORAPATITA [CaCLORAPATITA [Ca55(PO(PO44))33Cl]Cl]

HIDROXILAPATITA [CaHIDROXILAPATITA [Ca (PO(PO )) OH]OH]HIDROXILAPATITA [CaHIDROXILAPATITA [Ca55(PO(PO44))33OH]OH]

COLOFANITA (apatitas amorfas, y sin una composición química definida).COLOFANITA (apatitas amorfas, y sin una composición química definida).

La apatita es hexagonal, tiene alto índice, baja birrefringencia, hábito La apatita es hexagonal, tiene alto índice, baja birrefringencia, hábito prismático, extinción paralela y ópticamente negativa.prismático, extinción paralela y ópticamente negativa.

A modo de impurezas, las fosforitas pueden tener cuarzo detrítico, ftanita A modo de impurezas, las fosforitas pueden tener cuarzo detrítico, ftanita autígena (ópalo CT), calcita, dolomita, argilominerales, ceolitas y materia autígena (ópalo CT), calcita, dolomita, argilominerales, ceolitas y materia orgánica descompuesta.orgánica descompuesta.

COMPONENTES DE LAS ROCAS COMPONENTES DE LAS ROCAS FOSFÁTICASFOSFÁTICASFOSFÁTICAS FOSFÁTICAS

Los componentes pueden ser clasificados como los de las sedimentitas Los componentes pueden ser clasificados como los de las sedimentitas carbonáticas.carbonáticas.carbonáticas. carbonáticas.

Prevalecen los individuos no terrígenos, entre los que se reconocen Prevalecen los individuos no terrígenos, entre los que se reconocen componentes autígenos y alotígenos (aloquemes).componentes autígenos y alotígenos (aloquemes).

Las fosforitas están esencialmente constituidas por peloides (Las fosforitas están esencialmente constituidas por peloides (pelletspelletsfecales y pequeños nódulos de precipitación coloidal) y fragmentos fecales y pequeños nódulos de precipitación coloidal) y fragmentos esqueletales: bioclastos fosfáticos (braquiópodos inarticulados), huesos, esqueletales: bioclastos fosfáticos (braquiópodos inarticulados), huesos, dientes de vertebrados. También aparecen, en forma subordinada, dientes de vertebrados. También aparecen, en forma subordinada, ooides e intraclastos. Hay también individuos de textura muy fina, ooides e intraclastos. Hay también individuos de textura muy fina, criptocristalina que constituyen depósitos o rellenan intersticios y soncriptocristalina que constituyen depósitos o rellenan intersticios y soncriptocristalina, que constituyen depósitos o rellenan intersticios, y son criptocristalina, que constituyen depósitos o rellenan intersticios, y son equivalentes a las micritas.equivalentes a las micritas.

Los nódulos fosfáticos pueden tener más de 2 mm de diámetro y hastaLos nódulos fosfáticos pueden tener más de 2 mm de diámetro y hastaLos nódulos fosfáticos pueden tener más de 2 mm de diámetro y hasta Los nódulos fosfáticos pueden tener más de 2 mm de diámetro y hasta varias decenas de centímetros son también comunes, y muestran formas varias decenas de centímetros son también comunes, y muestran formas esféricas, ovoidales y aplanadas en sentido paralelo a la estratificación.esféricas, ovoidales y aplanadas en sentido paralelo a la estratificación.

COMPONENTES FOSFÁTICOS BIOGÉNICOS Y COMPONENTES FOSFÁTICOS BIOGÉNICOS Y DEPÓSITOSDEPÓSITOS

Lingula sp. Diente de tiburón Nódulos fosfáticos

Estrato osario Guano

TIPOS DE DEPÓSITOS FOSFÁTICOS TIPOS DE DEPÓSITOS FOSFÁTICOS Fosforitas estratificadasFosforitas estratificadas: de espesores variables, asociadas con capas de fangolitas : de espesores variables, asociadas con capas de fangolitas carbonosas, ftanitas y sedimentitas carbonáticas. Suelen estar compuestas por carbonosas, ftanitas y sedimentitas carbonáticas. Suelen estar compuestas por aloquemes (aloquemes (pelletspellets, ooides, restos de braquiópodos fosfáticos) y cemento. Se los , ooides, restos de braquiópodos fosfáticos) y cemento. Se los considera depósitos de ambientes marinos de plataforma, vinculados con corrientes considera depósitos de ambientes marinos de plataforma, vinculados con corrientes de surgencia (de surgencia (upwellingupwelling).).de surgencia (de surgencia (upwellingupwelling).).

Fosforitas bioclásticasFosforitas bioclásticas: fragmentos esqueletales de vertebrados (huesos y escamas : fragmentos esqueletales de vertebrados (huesos y escamas de peces, dientes de tiburón, coprolitos) y de invertebrados (conchillas de de peces, dientes de tiburón, coprolitos) y de invertebrados (conchillas de b ió d ) t d t bié f fátib ió d ) t d t bié f fátibraquiópodos), con cementos que pueden también ser fosfáticos.braquiópodos), con cementos que pueden también ser fosfáticos.

Fosforitas nodularesFosforitas nodulares: nódulos de variado tamaño (desde centímetros a más de un : nódulos de variado tamaño (desde centímetros a más de un metro), masivos o con estructuras bandeadas. En el interior pueden incluir aloquemes metro), masivos o con estructuras bandeadas. En el interior pueden incluir aloquemes ), p q), p qfosfáticos. Los depósitos actuales se forman en las áreas de surgencia (fosfáticos. Los depósitos actuales se forman en las áreas de surgencia (upwellingupwelling) de ) de los océanos, aunque algunas fosforitas nodulares antiguas pueden tener origen los océanos, aunque algunas fosforitas nodulares antiguas pueden tener origen diagenético.diagenético.

Fosforitas conglomerádicasFosforitas conglomerádicas: fosfatos nodulares y de fósiles fosfáticos concentrados : fosfatos nodulares y de fósiles fosfáticos concentrados por procesos de retrabajamiento mecánico.por procesos de retrabajamiento mecánico.

GuanoGuano: depósitos producidos por acumulaciones de excrementos de aves, lixiviados : depósitos producidos por acumulaciones de excrementos de aves, lixiviados para formar un residuo insoluble de fosfato de calcio. Son depósitos actuales de islas para formar un residuo insoluble de fosfato de calcio. Son depósitos actuales de islas oceánicas, pero no son de importancia en el pasado geológico.oceánicas, pero no son de importancia en el pasado geológico.

DEPÓSITOS DE DEPÓSITOS DE GUANOGUANO

GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS

Los procesos que favorecen la formación de las fosforitas son similares a Los procesos que favorecen la formación de las fosforitas son similares a los que también lo hacen con los carbonatos ya que se trata delos que también lo hacen con los carbonatos ya que se trata delos que también lo hacen con los carbonatos, ya que se trata de los que también lo hacen con los carbonatos, ya que se trata de componentes no terrígenos. componentes no terrígenos.

No obstante, las fosforitas pueden aparecer a valores de pH algo másNo obstante, las fosforitas pueden aparecer a valores de pH algo másNo obstante, las fosforitas pueden aparecer a valores de pH algo más No obstante, las fosforitas pueden aparecer a valores de pH algo más ácidos (cercanos a 7) y en condiciones leve a moderadamente ácidos (cercanos a 7) y en condiciones leve a moderadamente reductoras.reductoras.

La generación de fosfatos se ve beneficiada por la falta de aportes La generación de fosfatos se ve beneficiada por la falta de aportes silicoclásticos. Estos depósitos son típicos de regiones con muy baja silicoclásticos. Estos depósitos son típicos de regiones con muy baja velocidad de sedimentación. velocidad de sedimentación.

Por tal motivo, las fosforitas son constituyentes comunes de las Por tal motivo, las fosforitas son constituyentes comunes de las denominadas denominadas secciones condensadassecciones condensadas..

GENERACIÓN DE LAS FOSFORITASGENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS

Los nódulos fosfáticos marinos actuales (fluorapatita carbonática) estánLos nódulos fosfáticos marinos actuales (fluorapatita carbonática) estánLos nódulos fosfáticos marinos actuales (fluorapatita carbonática) están Los nódulos fosfáticos marinos actuales (fluorapatita carbonática) están relacionados a corrientes de relacionados a corrientes de surgencia (surgencia (upwellingupwelling)) en áreas de bajas en áreas de bajas latitudes (menos de 40º). La surgencia es un fenómeno que ocurre a latitudes 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 damedias por la presencia de sistemas atmosféricos de alta presión y que se damedias por la presencia de sistemas atmosféricos de alta presión y que se da medias por la presencia de sistemas atmosféricos de alta presión y que se da particularmente en los flancos occidentales de las masas continentales.particularmente en los flancos occidentales de las masas continentales.

La fluorapatita carbonática viene disuelta en aguas frías, profundas, a las que La fluorapatita carbonática viene disuelta en aguas frías, profundas, a las que p g p qp g p qentra en solución por descomposición de materia orgánica y alta presión de entra en solución por descomposición de materia orgánica y alta presión de COCO22. Dichas aguas son ricas en nutrientes que no son empleados en . Dichas aguas son ricas en nutrientes que no son empleados en profundidad (esencialmente porque no hay penetración de luz solar), y se profundidad (esencialmente porque no hay penetración de luz solar), y se dirigen hacia las plataformas marinas por el proceso de surgencia. dirigen hacia las plataformas marinas por el proceso de surgencia.

GENERACIÓN DE LAS FOSFORITASGENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS

Cuando las aguas profundas llegan a la superficie por el proceso de Cuando las aguas profundas llegan a la superficie por el proceso de surgencia (surgencia (upwellingupwelling), son esenciales para la combustión en el proceso de ), son esenciales para la combustión en el proceso de fotosíntesis que producen las algas microscópicas que constituyen el fotosíntesis que producen las algas microscópicas que constituyen el fitoplancton.fitoplancton.

Este proceso es altamente efectivo en ambientes marinos someros en Este proceso es altamente efectivo en ambientes marinos someros en los que existe alta productividad orgánica por aumento de fitoplancton. los que existe alta productividad orgánica por aumento de fitoplancton.

De este modo, en aguas poco profundas de las plataformas, menos de 30 m De este modo, en aguas poco profundas de las plataformas, menos de 30 m (zona fótica), el P(zona fótica), el P22OO55 es consumido por el fitoplancton. es consumido por el fitoplancton.

Tenemos así dos extremos: una zona profunda con disolución y aportes de Tenemos así dos extremos: una zona profunda con disolución y aportes de nutrientes y una zona somera con consumición de Pnutrientes y una zona somera con consumición de P22OO55 y COy CO22 por por fotosíntesis.fotosíntesis.

GENERACIÓN DE LAS FOSFORITASGENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS

En cambio, en una situación intermedia, o sea hacia el sector externo de En cambio, en una situación intermedia, o sea hacia el sector externo de las plataformas y también en las partes altas de los taludes las plataformas y también en las partes altas de los taludes

ti t l t l 60 300 d f did dti t l t l 60 300 d f did d d ld lcontinentales, entre los 60 m y 300 m de profundidad, continentales, entre los 60 m y 300 m de profundidad, se dan las se dan las condiciones más favorables para la formación de fosforitascondiciones más favorables para la formación de fosforitas. .

En estas áreas se incrementa el tenor de materia orgánica y laEn estas áreas se incrementa el tenor de materia orgánica y laEn estas áreas se incrementa el tenor de materia orgánica y la En estas áreas se incrementa el tenor de materia orgánica y la concentración de fosfatos, mientras decrece el de oxígeno disuelto (concentración de fosfatos, mientras decrece el de oxígeno disuelto (zona zona de oxígeno mínimode oxígeno mínimo). Además, la explosiones de fitoplancton pueden ). Además, la explosiones de fitoplancton pueden llevar al envenenamiento en masa de organismos nectónicos (porllevar al envenenamiento en masa de organismos nectónicos (porllevar al envenenamiento en masa de organismos nectónicos (por llevar al envenenamiento en masa de organismos nectónicos (por ejemplo peces con consecuente aporte de fosfato). ejemplo peces con consecuente aporte de fosfato).

La acumulación en el fondo marino de fosforita se produce por La acumulación en el fondo marino de fosforita se produce por p pp pliberación de fosfatos,liberación de fosfatos, lo que parece estar fuertemente favorecido por lo que parece estar fuertemente favorecido por la actividad de bacterias y hongos, y también por el aporte de los la actividad de bacterias y hongos, y también por el aporte de los restos restos esqueletalesesqueletales..

ÁREAS MARINAS CON ACUMULACIÓN DE ÁREAS MARINAS CON ACUMULACIÓN DE

NÓDULOS FOSFÁTICOS Y MODELO CONCEPTUALNÓDULOS FOSFÁTICOS Y MODELO CONCEPTUAL

Nótese la ubicación preferencial en fajas latitudinales medias alatitudinales medias a bajas y en los mares ubicados hacia el oeste de las grandes masas continentales.

Tucker (2003)

OTROS MECANISMOS DE OTROS MECANISMOS DE GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS

DIAGÉNESISDIAGÉNESIS

La apatita se puede concentrar durante la La apatita se puede concentrar durante la diagénesis tempranadiagénesis temprana( t á ) d b j d l i t f( t á ) d b j d l i t f di t Sdi t S(penecontemporánea), por debajo de la interfase agua(penecontemporánea), por debajo de la interfase agua--sedimento. Su sedimento. Su generación se vincula con actividad bacteriana que descompone generación se vincula con actividad bacteriana que descompone parcialmente a la materia orgánica, libera fosfatos y favorece la parcialmente a la materia orgánica, libera fosfatos y favorece la precipitación de fosforita criptocristalinaprecipitación de fosforita criptocristalinaprecipitación de fosforita criptocristalina. precipitación de fosforita criptocristalina.

Se aprecia por la formación de nódulos incluidos en el interior de otros Se aprecia por la formación de nódulos incluidos en el interior de otros tipos de sedimentos especialmente carbonáticostipos de sedimentos especialmente carbonáticostipos de sedimentos, especialmente carbonáticos.tipos de sedimentos, especialmente carbonáticos.

El fosfato diagenético produce reemplazos tempranos (El fosfato diagenético produce reemplazos tempranos (fosfatizaciónfosfatización) de ) de sedimentos carbonáticos. sedimentos carbonáticos.

OTROS MECANISMOS DE OTROS MECANISMOS DE GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS

RESEDIMENTACIÓNRESEDIMENTACIÓN-- RETRABAJORETRABAJO

Las fosforitas también pueden ser formadas por Las fosforitas también pueden ser formadas por procesos de procesos de retrabajamientoretrabajamiento. Las corrientes oceánicas y los procesos de tormentas . Las corrientes oceánicas y los procesos de tormentas muy fuertes pueden favorecer a concentración de componentes muy fuertes pueden favorecer a concentración de componentes fosfáticos.fosfáticos.

SECUENCIAS DE FOSFORITAS ANTIGUASSECUENCIAS DE FOSFORITAS ANTIGUASLas principales sucesiones fosforíticas del pasado geológico responden a Las principales sucesiones fosforíticas del pasado geológico responden a episodios episodios p p p g g pp p p g g p pp

globalesglobales ocurridos en el Precámbrico, Cámbrico, Pérmico, Cretácico tardíoocurridos en el Precámbrico, Cámbrico, Pérmico, Cretácico tardío––Paleógeno Paleógeno temprano y Miocenotemprano y Mioceno--Plioceno.Plioceno.

Las sucesiones sedimentarias consisten en interestratificaciones de fosforitas (pelletales, Las sucesiones sedimentarias consisten en interestratificaciones de fosforitas (pelletales, oolíticas pisolíticas nodulares y bioclásticas) con fangolitas carbonosas fangolitasoolíticas pisolíticas nodulares y bioclásticas) con fangolitas carbonosas fangolitasoolíticas, pisolíticas, nodulares y bioclásticas) con fangolitas carbonosas, fangolitas oolíticas, pisolíticas, nodulares y bioclásticas) con fangolitas carbonosas, fangolitas fosfáticas, calizas y dolomías fosfáticas. fosfáticas, calizas y dolomías fosfáticas.

Las fosforitas están mayoritariamente compuestas por nódulos, Las fosforitas están mayoritariamente compuestas por nódulos, pelletspellets fecales (de fecales (de colofano) y fosfatos esqueletales (constituidos por escamas y huesos de peces, y colofano) y fosfatos esqueletales (constituidos por escamas y huesos de peces, y ) y q ( p y p y) y q ( p y p ybraquiópodos inarticulados).braquiópodos inarticulados).

Recuérdese que para su desarrollo se han invocado mecanismos de surgencia (Recuérdese que para su desarrollo se han invocado mecanismos de surgencia (upwelling)upwelling)en regiones oceánicas, asociados con episodios de explosión de fitoplancton que en regiones oceánicas, asociados con episodios de explosión de fitoplancton que favorecieron el desarrollo de condiciones de pobre oxigenación y acumulación de materiafavorecieron el desarrollo de condiciones de pobre oxigenación y acumulación de materiafavorecieron el desarrollo de condiciones de pobre oxigenación y acumulación de materia favorecieron el desarrollo de condiciones de pobre oxigenación y acumulación de materia orgánica.orgánica.

En general se las vincula con En general se las vincula con períodos de mar altoperíodos de mar alto y y procesos transgresivosprocesos transgresivos, que , que inhiben el aporte clástico a las cuencas y favorecen los procesos de lenta acumulación inhiben el aporte clástico a las cuencas y favorecen los procesos de lenta acumulación p y pp y psedimentaria (sucesiones condensadas).sedimentaria (sucesiones condensadas).

Algunos depósitos fosforíticos generados en ambientes restringidos (cuencas lacustres Algunos depósitos fosforíticos generados en ambientes restringidos (cuencas lacustres cerradas, albuferas, estuarios) se consideran el resultado del elevado aporte de nutrientes cerradas, albuferas, estuarios) se consideran el resultado del elevado aporte de nutrientes por drenaje continental en condiciones de climas muy cálidos y húmedospor drenaje continental en condiciones de climas muy cálidos y húmedospor drenaje continental, en condiciones de climas muy cálidos y húmedos.por drenaje continental, en condiciones de climas muy cálidos y húmedos.

MODELO DE FACIES DE LA FORMACIÓN MODELO DE FACIES DE LA FORMACIÓN ÉÉFOSFORIA (PÉRMICO, EEUU)FOSFORIA (PÉRMICO, EEUU)

McLane (1995)