.- Los yacimientos minerales: bases para una clasificación

Introducción

Un aspecto fundamental de cualquier estudio sistemático es la clasificación de los objeto del estudio. El principal problema que se plantea en cualquier clasificación de objetos naturales es fijar el o los criterios a seguir a la hora de efectuar esta clasificación de forma que nos sea de utilidad práctica, y que permite un agrupamiento de los objetos de tipo unívoco, es decir, que el mismo objeto no entre más que en uno solo de los grupos que se establezcan.

De esta forma, una clasificación que es poco adecuada para los minerales, como es la genética (el cuarzo, por ejemplo, se clasificaría en todos los grupos que se establezcan, pues se forma en todos los ambientes geológicos posibles) sí es adecuada para la clasificación de rocas y de yacimientos minerales, pues éstos tienden a formarse por procesos concretos y únicos. No obstante, el problema a menudo es identificar correctamente qué proceso es el que ha formado una roca o un yacimiento mineral en concreto.

Una ventaja importante de la clasificación genética es que nos permite establecer un criterio importante para la investigación de otros yacimientos similares: el conocimiento preciso del modo de formación implica identificar las rocas con las que se asocia, las relaciones que presenta la mena con la ganga, las relaciones espaciales entre roca y yacimiento y a su vez éstas con su entorno estructural. Este cuadro nos va a servir de guía en la búsqueda de nuevos yacimientos en áreas próximas, o en otras regiones similares desde el punto de vista geológico.

Por tanto, la clasificación que hemos adoptado aquí para el estudio de los yacimientos es en general, una clasificación genética, basada en la identificación del proceso geológico que ha dado origen a esa concentración de minerales. Estos procesos pueden ser englobados en dos grandes grupos:

1. Procesos exógenos, esto es, todos aquellos que tienen lugar por encima de la superficie terrestre, como consecuencia de la interacción entre las rocas y la atmósfera y la hidrosfera.

2. Procesos endógenos, o todos aquellos que tienen lugar por debajo de la superficie terrestre, como consecuencia de los procesos de liberación del calor interno del planeta, materializados en la Tectónica de Placas y procesos asociados, tales como el magmatismo y el metamorfismo.

Procesos geológicos externos o exógenos

La exposición de las rocas a la acción de los agentes externos de nuestro planeta (atmósfera, hidrosfera) produce una serie de efectos que en general conocemos bien: alteraciones (por ejemplo, la oxidación de los metales, como el hierro), cambios bruscos de temperatura, disolución de componentes. Fenómenos que se conocen con el nombre de meteorización (química y física). Como resultado, los materiales duros y compactos se disgregan y disuelven en parte, y los productos (fragmentos, sales), son transportados hídrica o mecánicamente. La migración y posterior depósito de estos productos serán consecuencia de las condiciones físicas y químicas del medio (barreras físicas y químicas).

Estos procesos conducen a la formación de las rocas y yacimientos de origen exógeno. A efectos de una clasificación más detallada, se pueden diferenciar dos grandes subtipos: rocas o yacimientosresiduales (originados como consecuencia de los fenómenos de meteorización in situ, de la propia roca-madre), y rocas o yacimientos sedimentarios, originados como consecuencia de los fenómenos de depósito, en general a distancias más o menos grandes de las rocas-madre. Estos yacimientos o rocas sedimentarias se clasifican en mayor detalle, en función del proceso sedimentario:

Rocas o yacimientos detríticos: el depósito se origina de forma física, como consecuencia de la pérdida de poder de arrastre del agente de transporte, con lo que las partículas transportadas caen al fondo de la cuenca. Se depositan así los materiales sedimentarios (gravas, arenas) y minerales sedimentarios. Un ejemplo de yacimientos de este tipo son los placeres de metales preciosos, como el oro.

Rocas o yacimientos químicos: el depósito se produce por precipitación de las sales o compuestos químicos, como consecuencia de una saturación de las aguas en estas sales o por la acción de barreras geoquímicas (Eh, pH, presencia de electrolitos. Ejemplos de este tipo de yacimientos son las evaporitas (sales, yeso) o las formaciones bandeadas de hierro (BIF).

Rocas o yacimientos bioquímicos y orgánicos: la sedimentación es una acumulación de restos de organismos (conchas, caparazones, esqueletos, materia vegetal). Las fosforitas y el carbón son ejemplos de este tipo de yacimientos.

Todas estas rocas o yacimientos de origen sedimentario presentan caracteres generales comunes: suelen estar estructurados en capas, están afectados por la deformación tectónica, y suelen presentar una gran extensión lateral, y en general, una potencia (espesor) limitado.  

Procesos geológicos internos o endógenos

Los procesos que tienen lugar por debajo de la superficie de nuestro planeta tienen su origen en la liberación de su calor interno, y se manifiestan en una serie de fenómenos, algunos de los cuales pueden observarse directamente en la superficie, como es el caso del volcanismo.

Esta liberación del calor interno se produce de dos formas: por radiación (o conducción) y por convección. La radiación es la liberación del calor transmitido desde zonas calientes a zonas frías, de la misma forma que el extremo exterior de una cuchara sumergida en un líquido caliente termina calentándose: no implica movimiento de materia, solo transmisión del calor. En la convección el calor se transmite en forma de movimiento de lo caliente hacia zonas frías. Ejemplos son la convección de aire caliente que se produce desde los radiadores de las habitaciones, y el movimiento que se produce del agua al calentarla en un recipiente.

De la misma manera, nuestro planeta, cuyo interior se encuentra a altas temperaturas, libera su calor de estas dos formas. Por un lado, emite calor hacia el espacio, con lo que la temperatura superficial es un compromiso entre el calor que el propio planeta libera y el producido por la irradiación solar, y esta temperatura aumenta con la profundidad (gradiente geotérmico). Por otra parte, la convección produce un lentísimo movimiento de las rocas de zonas profundas hacia la superficie, que fuerza el

movimiento de las rígidas placas litosféricas, lo que conocemos con el nombre de tectónica de placas.

La combinación de estos dos mecanismos (y las interacciones que se producen entre las placas) es responsable de los fenómenos internos del planeta: fenómenos sísmicos (terremotos), fenómenosmagmáticos (volcanismo, como más conocido) y fenómenos de transformación de las rocas al quedar sometidas a altas presiones y/o temperaturas (metamorfismo). Los fenómenos sísmicos no dan origen a rocas ni a yacimientos, pero los otros dos si.

El magmatismo incluye los procesos implicados en la génesis y evolución de los magmas, es decir, de masas de roca fundida que se originan en regiones profundas del planeta y ascienden, pudiendo llegar hasta la superficie. Estudiaremos con más detalle este proceso en los temas correspondientes, pero hay una serie de apartados que permiten una subdivisión más completa de las rocas y yacimientos originados en relación con este proceso:

El origen de los magmas. La formación del magma obedece a fenómenos complejos, que tienen lugar en regiones profundas de la corteza, o el manto superior. Por tanto, su estudio solo se puede abordar desde la experimentación en laboratorios muy especializados, que permita reproducir las condiciones de alta presión y temperatura responsables de estos procesos. Un aspecto muy importante a considerar es que se originan por fusión incompleta de los materiales correspondientes: no es una fusión total de éstas, sino parcial, comenzando por los minerales de punto de fusión más bajo, y finalizando con los más reactivos. Esto hace que, en función de cual sea el porcentaje de fusión, se puedan obtener a partir de un mismo material madre magmas muy diferentes.

La evolución del magma: una vez formado, y hasta que se consolida completamente por cristalización, el magma asciende a través de la corteza terrestre, sufriendo algunos cambios mineralógicos y químicos. Entre estos cambios, los más importantes son la cristalización fraccionada (posibilidad de que algunos de los cristales que pueda contener el magma se separen de éste), la asimilación (digestión parcial de rocas de la corteza por el magma durante su ascenso) y la mezcla de magmas. Estos cambios, por tanto, pueden modificar de forma muy importante la composición de un magma.

La cristalización del magma: Al ascender en la corteza el magma se pone en contacto con rocas más frías, y él mismo se enfría. Al alcanzase las temperaturas de cristalización de minerales determinados, éstos se forman, disminuyendo la capacidad del magma de ascender: aumenta su viscosidad. Durante el proceso de enfriamiento se forman determinados minerales, en función de la termodinámica del fundido, reteniendo determinados elementos (los que pasan a formar parte de esos minerales) y produciendo un enriquecimiento residual en los elementos que no tienen cabida en los minerales formados. Así, esta etapa de cristalización principal da origen a las rocas plutónicas, cuya mineralogía y textura estarán relacionadas con la historia global del magma.

Con posterioridad a la cristalización principal del magma, los fluidos residuales se liberan y evolucionan entre la zona de cristalización y la superficie. Cristalizan allí donde se encuentran con condiciones favorables para ello: cuando el enfriamiento del fluido provoca la cristalización de determinados minerales, o cuando cambian las condiciones de presión, o de Eh-pH. En

ocasiones, estos fluidos llegan a regiones superficiales, dando origen al desarrollo de sistemas geotérmicos.

Por otra parte, el magma puede alcanzar la superficie de la corteza, dando origen a los procesos volcánicos. En estas condiciones se pueden dar dos situaciones diferentes: que alcance la superficie continental, en un medio subaéreo, o que la salida del magma, o erupción, se produzca bajo el agua del mar, o de lagos... Cuando el enfriamiento es muy brusco, los componentes mayoritarios del magma cristalizarán o se enfriarán formando un vidrio (obsidiana o perlita) o un material escoriáceo (pómez), mientras que los volátiles se liberarán a la atmósfera, y se dispersarán. En el segundo caso, los volátiles podrán interaccionar con el agua y sus sales, formando compuestos insolubles de esos elementos (Pb, Zn, Cu, Fe, Hg....) lo que dará origen a yacimientos minerales.

De esta forma, los procesos magmáticos se pueden considerar como un conjunto de procesos muy activos en la formación de yacimientos, tanto de rocas como de minerales de interés minero.

Por contra, el metamorfismo es un proceso que no suele producir transformaciones de interés minero. Algunas excepciones son la transformación de las calizas en mármoles, de mayor compacidad y vistosidad que la de las rocas originales, la formación de serpentinitas, roca también con posibilidades ornamentales, o la génesis de minerales nuevos con aplicaciones industriales, como el granate, la andalucita... Pero en general, el metamorfismo, al ir acompañado de deformación tectónica, y de removilización de componentes volátiles, es un proceso que destruye los yacimientos, más que generarlos.

Todo ello nos lleva a una clasificación en que prima el criterio genético, la relación que se establece entre el proceso geológico responsable de la formación de la roca o mineral correspondiente y su producto final.  

El proceso generador sedimentario

La erosión y el transporte

Sedimentación detrítica

Sedimentación química y bioquímica

Sedimentación orgánica

El proceso generador magmáticoPlutonismo y subvolcanismo

Volcanismo

Metasomatismo

Hidrotermalismo

El papel del metamorfismo