13.- Metamorfismo y yacimientos minerales



Rocas metamórficas con interés minero

Mármol

Serpentinita

Neis

Minerales industriales de origen metamórfico
Granate

Corindón

Grafito

Asbestos

Nesosilicatos de Aluminio (andalucita, sillimanita, distena)

Yacimientos metálicos relacionados con metamorfismo

Lecturas recomendadas

 

13.- Metamorfismo y yacimientos minerales

    El metamorfismo es un proceso de transformación de rocas o yacimientos minerales preexistentes, que ocurre en relación con el aumento de presión y/o temperatura que tiene lugar en determinados puntos de la corteza terrestre. Como consecuencia, se forman rocas nuevas (las rocas metamórficas), con texturas, estructuras y composiciones mineralógicas diferentes a la de la roca original. Desde el punto de vista de la formación de yacimientos, el metamorfismo no presenta excesivo interés, si bien es cierto que da origen a algunos minerales y rocas de cierto interés minero, y modifica la textura y mineralogía de mineralizaciones preexistenes.

Rocas metamórficas de interés minero

Como consecuencia de los procesos de metamorfismo regional se originan dos tipos de rocas que se explotan en canteras: los mármoles y las serpentinitas. Menor interés presentan otras rocas como los neises.

El mármol es la roca metamórfica con mayor interés minero. Se forma como consecuencia del metamorfismo de calizas, bajo condiciones de metamorfismo tanto regional como de contacto, que inducen la recristalización de la calcita a alta temperatura. Este proceso transforma las variadas texturas originales de las calizas en texturas granoblásticas de tamaño de grano muy variable, que puede llegar a ser de varios milímetros, lo que se traduce en una mayor resistencia mecánica y homogeneidad de la roca.

Conviene resaltar el hecho de que el término geológico de mármol no es equivalente al empleado en la industria, que suele incluir las calizas marmóreas en sentido amplio, es decir, calizas compactas, que suelen presentar una mayor heterogeneidad texturas y estructural, y peores características de comportamiento mecánico y físico químico que los mármoles auténticos.

El mármol está compuesto mayoritariamente por calcita granoblástica, pero pueden contener además otros minerales, tales como micas (mármoles cipolínicos), dolomita, brucita, vesubianita, wollastonita, diópsido, tremolita, grafito, pirita.

Un hecho a resaltar en el estudio de los mármoles es que su homogeneidad puede no ser completa: además de los mármoles homogéneos, blancos o grises tipo Macael, existen otros que presentan heterogeneidades, más o menos desarrolladas, que van desde bandeados o foliaciones tectónicas, marcadas por lo general por acumulación de minerales oscuros, y que son típicas de mármoles formados por metamorfismo regional, a formas o cambios de coloración más o menos irregulares, difusas, que pueden ser producto de inhomogeneidad de la roca caliza original. Esto permite una clasificación industrial de estas rocas según su tonalidad, en monocromos (o sencillos), cuando presentan una sola tonalidad, y polícromos (o compuestos), caso de presentar varios colores. La mayor parte de los mármoles monocromos se presentan en tonalidades blancas, amarillentas, verdosas, o negras, mientras que los polícromos se denominan según su tonalidad dominante. Los mármoles polícromos o compuestos presentan inclusiones de otros minerales, generalmente micas, cuarzo y serpentinas, en agregados o vetas que adoptan morfologías diversas y les confieren diversas tonalidades. Basándose en su estructura, se clasifican en veteados, caso de presentar colores listados; arborescentes, si las bandas de colores se ramifican; y brechiformes, en el caso que estén constituidos por fragmentos angulosos. Un caso particular de los mármoles brechiformes lo constituyen los brocateles, cuyos fragmentos presentan tonalidades distintas.

Un carácter a controlar para definir la explotabilidad de una masa marmórea es su fracturación. Al ser rocas afectadas por procesos tectónicos, a menudo están muy fracturadas, lo que dificulta su extracción en bloques comerciales, y favorece el desarrollo de fenómenos kársticos, que igualmente dificultan la explotación.

También la presencia de minerales oxidables es un carácter geológico de interés minero, pues éstos pueden producir importantes problemas estéticos en el material instalado.

Las aplicaciones concretas del mármol son en general conocidas: chapado de exteriores e interiores, elementos arquitectónicos auxiliares (p.ej., escalinatas), complementos decorativos (estatuas), arte funerario. Hay que recordar que el granito está reemplazando en muchas de estas aplicaciones al mármol, por su mayor resistencia y durabilidad, sobre todo en exteriores y suelos.

Explotaciones importantes de mármoles a nivel mundial se localizan en Italia (zona de Carrara, prácticamente agotada) y en España (zona de Macael, Almería).
 

La serpentinita es otra roca metamórfica de interés ornamental, de color verde, y con tonalidades variadas, claras y oscuras, que se forma por el metamorfismo regional de rocas magmáticas ultramáficas (peridotitas).

Desde el punto de vista mineralógico, está constituida muy mayoritariamente por minerales del grupo de la serpentina (antigorita), que suelen estar acompañados por otros filosilicatos afines, como el talco, por minerales opacos, como magnetita o cromita, y por carbonatos ricos en Mg (magnesita-dolomita).

Sus caracteres estructurales y texturales pueden ser muy variados, mostrando formas más o menos irregulares, que en unos casos ofrecen caracteres estéticos positivos, mientras que en otros impiden totalmente la explotación minera. En especial, la fracturación es el principal factor negativo para este tipo de aprovechamiento.

La serpentinita, por sus caracteres mecánicos (sobre todo, por su baja dureza) se agrupa con los mármoles ("mármol verde"). Sus aplicaciones son similares: revestimientos, elementos auxiliares (columnas, zócalos), etc.

En España existen importantes macizos serpentiníticos, agrupados en tres áreas: los macizos máficos-ultramáficos gallegos, la Serranía de Ronda (Málaga) y las pequeñas masas existentes entre los materiales metamórficos de Sierra Nevada (Granada-Almería).
 

Los neises son rocas que pueden formarse por distintos mecanismos, que se pueden agrupar en dos: el metamorfismo de alto grado de rocas pelíticas, que da origen a los denominados paraneises, y la deformación tectónica (por lo general acompañada de metamorfismo) de rocas graníticas, que origina los denominados ortoneises. Estos últimos son los que presentan mayores posibilidades industriales, por ser rocas compactas y competentes, susceptibles incluso de pulimento.

Están formados mayoritariamente, al igual que los granitos, por cuarzo, feldespato potásico, plagioclasa, mica (biotita a menudo acompañada de moscovita), como minerales mayoritarios más comunes, que pueden estar acompañados de muchos otros (granate, anfíbol, cordierierita), y de los accesorios comunes en este tipo de rocas (apatito, esfena, circón, pirita).

Sus texturas y estructuras están dominadas por la presencia de una foliación o bandeado, marcado por reorientación mecánica y/o recristalización de minerales laminares (micas), por la granulación del cuarzo, y por la rotación de los granos de feldespato, que suelen dar origen, por su mayor resistencia al aplastamiento, a formas ocelares (augen). El resultado es el bandeado neísico típico, con alternancias claro-oscuras y nódulos claros, de feldespato.

Los neises se agrupan con los granitos en cuanto a su explotación minera y aplicaciones industriales. Como carácter específico, hay que señalar que el hecho de que sea una roca bandeada afecta  a su instalación en obra y a su aprovechamiento, que estarán condicionados por este factor.
 

Minerales industriales de origen metamórfico

El metamorfismo origina otras muchas rocas, aparte de las descritas, en general sin aplicación industrial directa. Sin embargo, en algunos casos estas rocas pueden contener concentraciones de minerales de interés económico, susceptibles de extracción minera y concentración. Algunos de los más significativos son: granate, corindón, grafito, asbestos, nesosilicatos de aluminio (andalucita- sillimanita- distena).
 

El granate se forma en muchas rocas metamórficas de origen pelítico (esquistos en sentido amplio, neises), aunque también aparece en algunas rocas ígneas, y, debido a su escasa alterabilidad, suele concentrarse en sedimentos aluvionares. En las rocas metamórficas solo llega a ser aprovechable cuando es muy abundante, o cuando la roca está afectada por un proceso de alteración que haya destruido al resto de minerales.

Un factor importante que afecta a su explotabilidad es el contraste de densidad entre el granate y el resto de minerales que componen la roca, que suele permitir una separación mineralúrgica de bajo coste.

Las aplicaciones del granate están relacionadas con sus propiedades de: dureza y densidad relativamente altas, resistencia química, y no toxicidad, que permiten que tenga cinco campos principales de aplicación: abrasivo para eliminación de óxidos sobre superficies metálicas (decapar), revestimientos abrasivos, filtrado de aguas, corte por chorro de agua, y pulido.

En España se explota en Níjar (Almería), pero no en rocas metamórficas, sino a partir de una roca volcánica excepcionalmente rica en este mineral, y fuertemente alterada, lo que permite la liberación natural del mineral. A nivel mundial, el mayor productor es EE.UU, a gran distancia de otros como Australia, India y China.
 

El corindón se forma fundamentalmente como consecuencia de metamorfismo de contacto a partir de rocas arcillosas alumínicas, junto con otros minerales típicos de este ambiente (sillimanita, piroxeno). También se forma en otros tipos de ambientes, sobre todo en pegmatitas, de donde proceden los cristales de calidad gema (rubí, rojo, y zafiro, azul). El esmeril, por su parte, es un agregado microcristalino de corindón con otros minerales, como hematites, magnetita, cuarzo y/o espinela.

El corindón se emplea fundamentalmente como abrasivo para pulido, en todo tipo de procesos industriales. Esto se debe no solo a su gran dureza (9 en la escala de Mohs, el segundo mineral más duro tras el diamante), sino también a su elevado punto de fusión (1.950ºC), y a la forma de sus granos, controlada por la partición perfecta que suelen presentar, y que favorece esta aplicación. También se emplea en la fabricación de ladrillos refractarios.

Por su parte, el esmeril es un abrasivo de menor calidad, que se utiliza fundamentalmente como aditivo en revestimientos, como antideslizante.

Zimbabwe y la República de Sudáfrica son los principales productores a nivel mundial de corindón, mientras que Turquía y Grecia lo son de esmeril. En España no existen explotaciones mineras de ninguno de los dos. Por su parte, las variedades gema se obtienen de yacimientos fundamentalmente de tipo pegmatítico, o concentrado en aluviones, de Sri Lanka, Birmania, Tailandia, entre otros.
 

El grafito es el producto de la recristalización metamórfica de la materia orgánica contenida en las rocas afectadas por metamorfismo regional o de contacto. Cuando este proceso se produce sobre capas de carbón, o sobre rocas que contienen hidrocarburos líquidos (petróleo) se producen yacimientos de interés económico de este mineral, que también pueden tener su origen en otros procesos: grafito magmático, pegmatítico, hidrotermal...

Sus aplicaciones más conocidas en la actualidad son las relacionadas con la fabricación de objetos y elementos ligeros pero de alta resistencia, como material deportivo (esquís, raquetas), o piezas de automoción (barras protectoras). También, como elemento moderador en reactores nucleares, como aditivo lubricante, o en la fabricación de carbono activado, entre otros usos.

Los principales países productores de grafito son China, Corea del Sur e India. En España se explota o se ha explotado hasta fecha reciente en Gadamur y Puente del Arzobispo (Toledo).
 

La denominación de asbesto se refiere a un grupo de minerales caracterizados por presentar una estructura fibrosa, y que corresponden al grupo de los anfíboles, o de la serpentina. En concreto, se trata de seis variedades mineralógicas: crisotilo (variedad de serpentina), crocidolita (variedad del anfíbol riebeckita), amosita (variedad del anfíbol grunerita), y los asbestos de los anfíboles antofilita, tremolita y actinolita, que no tienen nombres específicos.

De esta forma, cada uno de estos "asbestos" presenta en el detalles propiedades diferentes, lo que condiciona sus aplicaciones concretas, relacionadas fundamentalmente con el origen etimológico de la palabra asbesto, que proviene del griego y significa "incombustible": se emplean como aislantes térmicos, si bien la toxicidad de algunos de ellos (fundamentalmente de la crocidolita)  ha hecho decaer de forma muy severa estas aplicaciones. También se emplean como aditivo en cementos (fibrocementos), entre los cuales el más conocido es la uralita.

Su origen está en relación con el metamorfismo regional de rocas básicas o ultrabásicas. En concreto, los asbestos suelen formarse como relleno de venas durante estos procesos, de forma que las fibras de asbesto crecen perpendidularmente a las paredes la fractura, con lo cual la longitud de las fibras, que es un factor económico muy importante, está condicionado por el espesor de estas venas.

Los principales países productores de asbestos son Rusia, Canadá, Brasil y Zimbawue. Como ya se ha indicado, su consumo a nivel mundial ha descendido debido a las consideraciones sobre sus efectos sobre la salud.
 

Los nesosilicatos de aluminio andalucita, sillimanita y distena son variedades polimorfas, que se forman por metamorfismo de rocas alumínicas, pelíticas, bajo diferentes condiciones de presión y temperatura (ver figura). Existe otra variedad sintética, que es la mullita, que se forma en condiciones de alta temperatura y baja presión, que raramente se dan en la naturaleza (figura típica: la 2.1 de Velho vale). Algunos, como la andalucita, pueden también formarse bajo otras condiciones más propicias a la formación de yacimientos, como las condiciones hidrotermales. En las rocas correspondientes están acompañados siempre de otros minerales como cuarzo y micas, a lo que pueden acompañar otros como granate, estaurolita, etc., dependiendo de la composición concreta de la roca y de las condiciones a las que haya estado sometida. No obstante, en los casos en que son explotables suelen aparecer concentrados en bolsadas de cierto volumen.

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Se emplean para la obtención de cerámicas especiales, refractarias, que se utilizan en la industria metalúrgica (revestimientos de hornos, moldes). Algunos de estos minerales tienen variedades de calidad gema, que no suelen tener origen metamórfico, sino hidrotermal.

Los principales países productores de estos minerales son la República de Sudáfrica, Francia y España para andalucita, EE.UU. e India para distena, e India para sillimanita. En España son relativamente abundantes, en los distintos terrenos metamórficos (Macizo Ibérico, Zona Bética, Pirineos), pero no llegan a presentar interés minero.
 

Yacimientos metálicos relacionados con metamorfismo

El metamorfismo puede afectar a los yacimientos de minerales metálicos, produciendo en los mismos cambios más o menos significativos. En especial, cuando el metamorfismo va acompañado de una deformación tectónica importante puede llegar a transformar completamente el yacimiento, en cuento a su disposición geométrica, mineralógica e incluso petrológica. En los casos más "suaves", produce o puede producir una recristalización de las menas, que implica un aumento del tamaño de grano que favorece el proceso de beneficio minero. Por ejemplo, en el caso de las Formaciones Bandeadas de Hierro ("banded iron formations", BIF), el metamorfismo regional induce una recristalización del mineral precursor (p.ej., goethita) a magnetita, y del chert original a cuarzo recristalizado poligonal, granoblástico.
 
 

Lecturas recomendadas

Bard, J.P. (1985). Microtexturas de rocas magmáticas y metamórficas. Masson. 181 pg.

Miyashiro, A. (1978). Metamorphism and metamorphic belts. George Allen & Unwin. 492 pg.

Oyarzun, R. (1982). Geology and geochemistry of the banded iron formations in the Nahuelbuta mountains, Chile. Tesis Doctoral. Universidad de Leeds (Inglaterra). 226 pg.

Spry, A. (1969). Metamorphic textures. Pergamon Press. 249 pg.

Velho, J.; Gomes, C.; Romariz, C. (1998). Minerais industriais. Geologia, propriedades, tratamentos, aplicaçoes, especificaçoes, produçoes e mercados. G.C. Gráfica de Coimbra, Lda. 591 pg.

Yardley, B.W.D. (1995). An introduction to metamorphic petrology. Longman Scientific and technical. 248 pg.
 
 

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