ARCILLAS
En Colombia se conocen ocurrencias de arcilla en prácticamente todas las regiones de país; sin embargo la calidad de estos materiales varía ampliamente de un sitio a otro. En el departamento afloran estratos sedimentarios de edad Cretácea de material caolinítico en los municipios de Santa Rosa, Duitama, Paipa, Tuta y Arcabuco.
USOS
Además de la industria de la construcción (elaboración de ladrillos, tejas y tubería) son utilizadas en cerámica y alfarería, en la fabricación de papel, cemento, artículos refractarios, medicinas, cosméticos e insecticidas; igualmente se emplean en la industria del petróleo, como material absorbente, purificante y blanqueador de productos naturales y sintéticos y en otras muchas aplicaciones.
PROCESO DE
La arcilla es el producto de la descomposición, mecánica y química, de varios tipos de rocas; los resultados de las reacciones de meteorización son una mezcla de partículas de diverso tamaño y diferentes propiedades físicas, químicas y mineralógicas. La fracción no plástica consta de fragmentos de roca, alterados y no alterados, cuarzo, micas, feldespato y óxidos de hierro; esta fracción es nociva en los yacimientos de arcilla comercialmente explotables. Desde el punto de vista de su origen son clasificadas comúnmente en:
Arcillas residuales o de residuo: son las que ocurren en el mismo lugar en que fueron formadas a partir de la meteorización o intemperismo de los componentes alumínicos, especialmente los feldespatos, de rocas ígneas, u otras rocas con alto contenido de minerales feldespáticos. Estas por lo regular presentan abundante cantidad de impurezas.
Arcillas sedimentarias o transportadas: son aquellas que han sido removilizadas, usualmente a través de un medio acuoso, desde el sitio de formación hasta el lugar de acumulación; durante el transporte se complementa la meteorización y se eliminan parte de los materiales no plásticos. De acuerdo al ambiente en donde se depositan se habla de diferentes tipos de arcillas así: marinas, de estuario, lacustres, de pantano y fluviales.
Los yacimientos de arcillas del departamento se considera son residuales ya que contienen alta cantidad de impurezas y la mayor parte de los yacimientos están cerca de Paipa donde hay ocurrencia de actividad ígnea.
PROSPECCIÓN
La exploración para arcillas se debe iniciar con el conocimiento del ambiente geológico del depósito, así como la forma y origen aproximado del yacimiento. Esta exploración preliminar debe ser seguida por etapas de muestreo, análisis y evaluación del yacimiento. Los análisis que se deben realizar a los materiales arcillosos que se están evaluando dependen de los usos que se le vaya a dar a las arcillas y los recursos económicos con que se cuente. Sin embargo, de acuerdo a Rodríguez (1984), existen ciertas determinaciones genéricas, esenciales, para caracterizar cualquier tipo de arcilla, los análisis son : Granulometría mineralogía y química.
ARENAS Y GRAVAS
Los depósitos de arenas y gravas, explotados o susceptibles de ser utilizados con fines industriales en Colombia, provienen de aluviones recientes y de formaciones geológicas del Cretaceo y Terciario. Los depósitos recientes tienen mayor aplicación en la industria de la construcción, debido al grado de impurezas que normalmente tienen. En el departamento de Boyacá se tienen estos materiales en los municipios de Sogamoso, Iza, Cuítiva, Togüi y Chitaraque.
USOS
Las arenas y gravas pueden ser utilizadas separadamente; sin embargo el uso predominante es como una combinación de los dos tamaños. Normalmente las especificaciones son dictadas por los comerciantes y algunas agencias del gobierno. De acuerdo al uso último de la arena y la grava, se determina la relación de combinación de estos dos tamaños de grano, así como la forma, tipo de roca y composición química de la mezcla. El material puede ser usado sin ningún aglomerante y permanece casi inalterado a través de su vida útil.
Más del 90% de la arena y la grava se utiliza en la industria de la construcción, edificaciones y carreteras. Otros usos corresponden a arenas silíceas, de tipo industrial, en donde el tamaño arena tiene aplicaciones más amplias que las gravas. Las arenas industriales son un material esencial en la fabricación de vidrio, en fundiciones ferrosas y no ferrosas, en ciertos procesos químicos y metalúrgicos, como material de relleno en la fabricación de algunos productos manufacturados, en el filtrado de fluidos, en operación de maquinaria y en una gran cantidad de usos menores como son: la cerámica, la fabricación de silicato de sodio, elaboración de arenas y productos refractarios, cultivos hidropónicos y ornamentales, etc. Las industrias del vidrio y metalurgia son las mayores consumidoras de arenas silíceas industriales.
PROCESO DE FORMACIÓN
Las arenas industriales se obtienen usualmente de depósitos no consolidados o, algunas veces por trituración de areniscas y conglomerados; esta última labor se facilita y no implica mayores costos, cuando la cementación natural de las rocas es deficiente o cuando el cemento ha sido disuelto por procesos de meteorización. Según Tapordei (1980) el sistema de formación y depositación de las arenas y gravas determina sus características físicas. Los principales tipos de yacimientos, según su origen son:
Arenas y gravas residuales: se forman por la descomposición física y química de las rocas y se localizan sobre o muy cerca de su sitio de origen. Se presentan como una mezcla, no estratificada, de bloques, guijones, gránulos, arenas y arcilla, en proporción variable. Por lo regular estos yacimientos poseen abundante material blando, lo que dificulta su utilización comercial.
Arenas y gravas transportadas: son aquellas formadas por la meteorización, remoción, transporte y acumulación de sedimentos, durante los diferentes ciclos erosivos a que ha estado sometida la tierra. De acuerdo con el medio de transporte pueden diferenciarse arenas fluviales o de llanuras de inundación, glaciales, marinas, lacustres y eólicas. El grado de selección y redondez varía de acuerdo a la dureza de los constituyentes y la distancia transportada.
Los yacimientos de estos recursos se considera son de tipo residual, ya que no se presentan estraticados y contienen abundante material de tamaño grueso.
PROSPECCIÓN
Las arenas y gravas ocurren normalmente en el mismo depósito, pero las proporciones relativas de cada una de las fracciones, varia grandemente. Los depósitos potenciales de gravas y arenas, al igual que muchos depósitos minerales, deben ser explorados y evaluados antes de ser desarrollados. La exploración preliminar debe establecer la extensión, y naturaleza del depósito; esta exploración debe ser seguida por un programa detallado de investigación, dirigido a obtener información confiable sobre la cantidad y calidad de material disponible, el grado de uniformidad, a través de todo el depósito en lo que se refiere a tamaño de las partículas, tanto vertical como horizontalmente; también se debe establecer la naturaleza, cantidad y factibilidad económica de remoción de los materiales no utilizables.
La investigación preliminar puede emplear métodos geofísicos, mientras que la detallada debe ser realizada a través de una red de trincheras, pozos u otros procedimientos. Con estos estudios se obtienen secciones, a través del depósito, que permiten muestrearlo para análisis.
CALIZA Y DOLOMITA
Comúnmente llamadas rocas carbonatadas están dentro de los productos minerales de primera necesidad, por ser ampliamente usadas y esenciales a la sociedad a la industria moderna. La caliza y la dolomita son rocas compuestas de calcita, CaCO3, y dolomita CaMg(CO3)2 , respectivamente; sin embargo, ambas son llamadas comúnmente calizas por la industrias y las variedades intermedias no se distinguen; comúnmente tanto la calcita como la dolomita ocurren en una misma roca, pero generalmente una de las dos predomina. En Colombia se conocen numerosos yacimientos de calizas distribuidos en casi todos los departamentos. En Boyacá se tiene conocimiento de prospectos, manifestaciones y yacimientos en: Belén, Busbanzá, Chitaraque, Corrales, Cuítiva, Firavitova, Gachantivá, Villa de Leyva, Labranzagrande, Macanal, Mongua, Moniquirá, Nobsa, Páez, Pajarito, Paz de Río, Pesca, Ráquira, Rondón Sáchica, Santa Rosa de Vitervo, Santa Sofía, Sogamoso, Sora, Tenza, Tibasosa, Togüí, Turmequé, Tutazá.
USOS
El valor y uso de las rocas carbonatadas está determinado por su composición; las calizas altas en calcio y las dolomitas de alta pureza tienen una gran variedad de usos en la industria química y siderúrgica. Calizas altas en calcio son aquellas que contienen por lo menos 97% de CaCO3 por peso. Una dolomita de alta pureza tiene por lo menos el 87.5% de CaMg(CO3)2, de los cuales un 40% corresponden a MgCO3. La caliza pura contiene 56% de CaO y la dolomita pura contiene 45.7% de MgCO3 por peso.
El uso principal de las rocas carbonatadas está en la elaboración de cementos, como fundentes y en cal agrícola. La caliza y la dolomita tienen una importante aplicación en la fundición de hierro y otros metales, pues proporcionan el CaO y el MgO que al combinarse con la impurezas tales como la sílice y la alúmina, forman una escoria liquida que se puede separar del metal fundido. La cal es un oxido de calcio u oxido de calcio y magnesio, obtenida por calcinación de caliza y dolomita al extraer el dióxido de carbono; esta se emplea principalmente en la industria del papel, cuya finalidad es recuperar la soda caustica, que interviene en el procesos de digestión de la madera y separación de la pulpa, y en la fabricación de vidrio; en la fabricación de soda, en alimentos minerales, en curtiembres, etc. La cal agrícola se emplea no solo con el fin de reponer el calcio que pierden los suelos por lixiviación, sino también para corregir su acidez, con lo cual se mejoran sus condiciones físicas y microbiológicas. Las rocas calcáreas tienen una gran aplicación en la industria de la construcción.
PROCESO DE FORMACIÓN
Las calizas y las dolomitas se forman en una gran cantidad de ambientes, pero generalmente se depositan en aguas marinas poco profundas y cálidas. Las calizas altas en calcio, se forman por corrientes cercanas a aquellas áreas de libre circulación con el mar abierto, ausente de sedimentos clásticos. En cambio, la dolomita es una roca de origen esencialmente secundario, formada durante la diagénesis de la caliza por remplazamiento parcial de CaCO3 por MgCO3 para formar la dolomita.
La mayoría de las calizas son una mezcla litificada de granos detríticos y lodo calcáreo. Los granos incluyen fósiles rotos, gránulos de lodo y oolitos compuestos de capas concéntricas de calcita precipitadas alrededor del núcleo. El lodo está compuesto químicamente de precipitados de calcita, aragonito, y diminutos fragmentos calcáreos provenientes de organismos.
Los arrecifes calcáreos se forman como construcciones rígidas en sitios donde abundan colonias orgánicas, tales como corales, briozoos y algas. Los arrecifes orgánicos se forman únicamente bajo condiciones ideales de algas marinas claras, poco profundas, temperaturas cálidas y abundantes nutrientes. El material detrítico, incluyendo fragmentos erodados de los arrecifes por acción de las olas y conchas de organismos no coloniales, se acumula alrededor de los arrecifes y comúnmente crece más que la roca rígida del arrecife.
La dolomita se forma en lugares donde el agua de mar se evapora y también, indirectamente, por remplazamiento parcial de calcita por el magnesio proveniente de las salmueras pobres en calcio, por evaporación del agua de mar que se infiltra a través de las calizas. Las dolomitas se forman en vastas planicies casi a nivel o apenas por encima del nivel de la marea alta. Estas planicies son inundadas intermitentemente por el agua del mar, bien sea por aguas de corrientes de mareas o por aguas de lluvia. El agua se almacena en pequeñas depresiones donde ocurre la evaporación y varios minerales contenidos en las salmueras pueden precipitarse al hacerse estas más salinas. También ocurre en algunas secuencias evaporíticas que fueron depositadas en mares amplios, casi estancados o de muy poca circulación en un clima árido.
Los yacimientos del departamento se consideran fueron depositadas en aguas marinas poco profundas, cálidas y con abundante cantidad de nutrientes.
PROSPECCIÓN
Por lo general, se encuentra formando estratos en zonas plegadas montañosas, los cuales son resistentes a la erosión y dan origen a formas montañosas por lo que se requiere realizar varios apiques para conocer su espesor y su explotabilidad.
DIATOMITA
Es una roca sedimentaria silícea, compuesta principalmente de fragmentos fosilizados de algas diatomáceas. En Boyacá se encuentran pocos depósitos de alguna importancia, estos son: Tunja, Soracá, La Uvita, Chinavita y Oicatá.
USOS
Las propiedades físicas de las diatomitas, que las hacen aprovechables industrialmente son: peso ligero, alta porosidad, color blanco, baja conductividad de calor, punto de fusión que fluctúa entre 1400 y 1700°C, capacidad absorbente que aumenta al calcinarse, friabilidad y dureza de 4 a 6 en la escala de Mohs. Son utilizadas principalmente como filtros en la clarificación y purificación de gran cantidad de liquidas, en procesos químicos, metalúrgicos, de producción de alimentos y medicamentos, de petróleo y en otras industrias. Se utiliza también como mineral rellenante, aislante, absorbente, fuente de sílice reactiva, aditivo en concretos, vehículo catalizador, etc.
PROCESO DE FORMACIÓN
Las algas diatomáceas son los organismos que juegan el papel más importante en la acumulación de sílice en todos los ambientes acuáticos, seguidas por radiolarios y esponjas. Estas algas utilizan la sílice no solo como formadora de sus conchas protectoras, sino que la aprovechan para su respiración aeróbica y su nutrición.
Dichas algas abundan en regiones marinas de corrientes ascendentes, comúnmente asociadas a rocas volcánicas, como también en lagos de regiones volcánicas y glaciares. Relacionados con los ambientes de abundancia, las algas diatomáceas al morir forman depósitos que al litificarse configuran las diatomitas. Los depósitos antiguos de diatomeas difieren de los expuestos en superficie actualmente, pues las conchas silíceas se disuelven en el sedimento y solamente sobrevive el 2% del registro inicial, con la profundidad se va aumentando el tamaño del grano hasta recristalizar y dar chert cuarzoso.
En muchos casos, no en todos, la abundancia de diatomeas se asocia con vulcanismo; en pequeñas cuencas la producción de diatomeas es alimentada por corrientes ascendentes ricas en nutrientes. Según Durham (1973), se encuentran tres tipos principales de depósitos de diatomitas económicamente explotables: las rocas marinas acumuladas cerca márgenes continentales, en rocas no marinas formadas en lagos y pantanos y en sedimentos modernos de lagos, pantanos y ciénagas.
Los yacimientos del departamento se consideran, según la clasificación de Durham, depósitos en rocas no marinas formadas en lagos y pantanos.
PROSPECCIÓN
La mayoría de los yacimientos y manifestaciones de diatomita hasta ahora conocidos en Colombia, se encuentran en rocas relacionadas con ambiente continental y en gran parte asociadas a la actividad volcánica del Terciario y del Cuaternario.
Teniendo este panorama, se puede orientar la búsqueda de nuevos depósitos, en ambientes de formación similares a los que pertenecen los hasta ahora conocidos; además, se deben prospectar las áreas con rocas marinas terciarias, de edad Milocénica, y Pliocénica de borde marino, especialmente las del Mioceno, época favorable a nivel mundial para la acumulación de algas diatomáceas especialmente en las márgenes del Pacifico.
EVAPORITAS
Las evaporitas marinas son depósitos formados por la evaporación de agua marina y constituidas, en su mayor parte, por los minerales halita, yeso y anhidrita, que se presentan como capas interestratificadas dentro de secuencias sedimentarias cretácicas y terciarias.
En Colombia, existen grandes depósitos salinos localizados en la Costa Atlántica (salinas marinas) y en las latitudes centrales de la Cordillera Oriental (salinas terrestres) de donde se extrae la sal producida por evaporación solar, en el primer caso, y por minería de socavón y solución, en el segundo caso; en general, los depósitos de sal están asociados con estructuras anticlinales de flancos fallados en un tectonismo compresivo característico, que se manifiesta por una dinámica de elementos estructurales opuestos. El yeso se presenta en depósitos estratiformes asociados a las secuencias salinas o como venillas producidas por reacción química del ácido sulfúrico con las rocas calcáreas; el yeso y la anhidrita son minerales de sulfato de calcio mineralógicamente similares.
Todas las salinas terrestres de importancia en Colombia se hallan en las latitudes centrales de la Cordillera Oriental. Las fuentes saladas del departamento de Boyacá se presentan en los municipios de Santa Rosa, Gámeza, Mongua, Guateque, Sáchica, Santa Sofía, Villa de Leyva, Paipa, Sogamoso, Duitama, Monguí, Labranzagrande, Sutamarchán, Samacá, Ramiriquí, Valle de Tenza y Soatá.
Los depósitos de yeso en el departamento se presentan en: Páez, Macanal, Belén, Tasco, Sátiva Sur, Boavita, Soatá, Pauna, Sutamarchán, Santa Sofía, Villa de Leyva, Sáchica, Nobsa, Tópaga, Siachoque, Rondón, Berbeo, Miraflores, Campohermoso, Almeida, Somondoco, Santa María y Zetaquirá.
USOS
SAL: La utilidad múltiple de la sal, ha dado lugar a que sea la fuente mineral más valiosa (comparable con el carbón, la caliza, el hierro y el azufre) entre los minerales de las evaporitas marinas; se usa como descongelante en las carreteras de países estacionales; en la producción de pulpas de madera como leslignificador de las fibras leñosas y decolorante de la pulpa resultante; en la industria alimenticia y en la fabricación de envolturas; con fines agrícolas y para nutrición animal; como fundente en la producción de aleaciones de aluminio de alta pureza; en los solventes utilizados en los métodos de extracción para concentrar menas de Uranio, Berilio y Vanadio; la sal, conjuntamente con el alumbre, y el ácido acético, es goma sintética; en la industria del petróleo se utiliza en los lodos de perforación una vez que se anticipan formaciones salinas subterráneas; en la industria textil y de tinturas la sal se adiciona al proceso de tinte para minimizar la repulsión del colorante cuando se tratan fibras de celulosa; como generador del intercambio catiónico entre los ablandadores usados para el tratamiento del agua dura. La sal, por ser una de las rocas más impermeables, confiere excelentes condiciones para el almacenamiento de hidrocarburos, desperdicios nucleares, artefactos valiosos y archivos de importancia.
La sal se utiliza también como materia prima para producción de carbonato de sodio, hidróxido de sodio, cloro, ácido clorhídrico, bicarbonato de sodio, hipoclorito de sodio y otros compuestos que se utilizan en la manufactura de muchos productos y agentes químicos. La sal, in situ, tiene propiedades técnicas superiores a las demás unidades litológicas para la conducción de calor y propiedades plásticas que aumentan el sellamiento de fracturas.
YESO: es una minera industrial cuyos productos calcinados tienen un amplio margen de propiedades de fácil control, tales como resistencia, densidad y tiempo de asentamiento. Las dos moléculas de agua que contiene el yeso, son las responsables de la mayoría de sus propiedades; en contraste, debido a su falta de agua, tiene un valor comercial muy limitado.
Este es usado comúnmente en la industria de la construcción y la agricultura. Se usa en la manufactura del cemento Portland como agente consolidador y retardador de la velocidad de asentamiento. Cuando es calcinado es utilizado para la manufactura de paneles, tableros y otros productos prefabricados, de usos amplios en la construcción. Co fines agrícolas, el yeso es mezclado con la anhidrita en proporciones fijas para ser utilizado como acondicionador del suelo.
PROCESO DE FORMACIÓN
Con el nombre de evaporitas marinas se conoce la asociación de minerales y rocas sedimentarias formadas por evaporación del agua marina, en áreas de plataforma (Sabkha), o en cuencas costeras parcialmente cerradas por barras (charcas evaporíticas). Normalmente se piensa en un clima cálido como el único ambiente favorable para el depósito de evaporitas. Sin embargo, el único requisito es realmente que la evaporación sea suficiente para generar una concentración importante en la salmuera. La rata de evaporación debe ser tal que contrarreste tanto el influjo de agua proveniente de la parte externa del sistema como la perdida de salinidad del mismo (reflujo), antes de que la salmuera haya alcanzado el punto de saturación de las sales minerales. No obstante, el hecho de que las tasas altas de evaporación, se hallan en áreas donde prevalecen las temperaturas altas y una precipitación del agua de lluvia relativamente baja, estas condiciones se encuentran también en las regiones Ártica y Antártica, en las cuales se han registrado formaciones de yeso y sal.
Los minerales de sulfato de calcio, halita y compuestos de potasio se encuentran generalmente como rocas sedimentarias depositadas en dos clases generales de ambientes: charcas evaporiticas, que son cuerpos de agua aislados y evaporados al punto de precipitación de sus sales y; sabkhas o llanuras supra maréales, donde la salmuera se concentra en la zona vadosa: la mayoría de los depósitos evaporiticos mas grandes corresponden a este último ámbito de sedimentación y se encuentran generalmente asociados con arcillas, shales, calizas y areniscas rojizas en estratos que varían en edad desde el paleozoico temprano hasta el reciente.
Los yacimientos del departamento son de evaporitas terrestres, depositadas en sabkhas o llanuras supra mareales ya que estos depósitos se encuentran estratificados asociados con arcillas, shales y calizas.
PROSPECCION
Los métodos de exploración y explotación de la sal y el yeso son bastante similares, puesto que son minerales constitutivos de una misma secuencia evaporitica. En consecuencia, la búsqueda de depósitos salinos subterráneos, puede dar lugar además al hallazgo de depósitos de yeso o potasio que pueden presentar alguna relevancia económica.
Los mapas geológicos representan la guía exploratoria preliminar en la búsqueda de depósitos evaporiticos: los mapas palinspasticos, paleomagneticos y geoquímicos reflejan las condiciones fisicoquímicas reinantes en el tiempo en cual fueron depositados los sedimentos que hoy constituyen las rocas sedimentarias. La localización de cinturones climáticos áridos antiguos (favorables para la precipitación de minerales evaporiticos) permite establecer las regiones más adecuadas en el desarrollo de métodos de exploración más detallados.
Por último, las fuertes saladas y el rute (material residual derivado de la lixiviación de depósitos salinos y consistente en una arcilla blanda, negra y calcárea que contiene fragmentos de arcillolitas calcáreas y caliza) representan las manifestaciones superficiales de depósitos evaporiticos
subterráneos.
subterráneos.
FELDESPATOS
Feldespato es el término general, utilizado para designar a un grupo de silicatos anhidros, compuestos por aluminio y proporciones variables de potasio, sodio y calcio. Las principales variedades de feldespato son ortoclasa y microclina, albita y anortita. La mayor parte de feldespatos explotados en Colombia se encuentra en pegmatitas, que se presentan a manera de diques, asociados con rocas ígneas. También se explota de rocas ígneas de composición intermedia a ácida, principalmente de granitos, cuarzodiorota y aplitas, teniendo en cuenta la separación de los minerales ferromagnesianos que hacen parte de la composición de la roca. En el departamento de Boyacá aparecen algunas manifestaciones, en los municipios de Betéitiva y Floresta, en diques pegmatíticos enriquecidos con feldespato.
USOS
El feldespato es ampliamente utilizado en la industria, en especial las variedades ortoclasa, microclina, albita oligoclasa y andesina. Es utilizada en la elaboración de vidrios proporcionando alúmina a la hornada, lo cual mejora y aumenta la factibilidad en el moldeo del vidrio y perfecciona el producto final, dando una mejor estabilidad química, la materia se mantiene más unida, ayudando con esto a los jarrones y botellas, reduciendo la cantidad de desperdicios.
El feldespato es utilizado en las mezclas de cerámica, tal como en la fabricación de porcelanas esmaltadas, actuando como fundente. En estas mezclas el feldespato funde a temperaturas menores que la mayoría de los otros ingredientes, por lo que actúa como un pegante del resto de materiales.
También es utilizado en la fabricación de abrasivos y detergentes, aprovechando propiedades físicas como fractura angular y dureza intermedia.
Además de los anteriores usos, se emplea como revestimiento de varillas de soldadura, pinturas, aisladores eléctricos, jabones, abrasivos y alimentos concentrados.
PROCESO DE FORMACIÓN
Las mayores concentraciones de feldespato de interés económico, se encuentran principalmente en rocas ígneas de composición ácida e intermedia, dentro de las cuales tenemos las pegmatitas y granitos. También se explotan algunas arenas que has sido seleccionadas por el agua y el viento, en especial las playas de mar y de rio.
Las pegmatitas son rocas de origen ígneo, de grano grueso; aparecen en forma de diques tabulares o lenticulares. Se cree que su formación se llevó a cabo durante las etapas finales de la solidificación del magma, cuando los fluidos residuales son lo suficientemente ricos en sustancias volátiles, dando origen a una acumulación sucesiva de minerales de grano grueso. Los minerales feldespáticos más importantes presentes en pegmatitas son: ortoclasa o microclina (feldespato potásico), albita (feldespato sódico), pertita (feldespato potásico-sódico) y plagioclasas.
Los yacimientos del departamento se consideran se encuentra en pegmatitas, que se presentan a manera de diques tabulares o lenticulares, asociados con rocas ígneas.
FLUORITA
La presencia de este mineral en Colombia esta reducida a escasas manifestaciones; en Boyacá el único sitio donde se registra la presencia de este mineral es en la zona de Muzo ya que se encuentra asociada a los carbonatos que constituyen la ganga en las mineralizaciones esmeraldíferas.
USOS
La fluorita, principal mena del flúor, ha sido utilizada desde la época de la alquimia; ya en 1529 Georgius Agrícola describió sus cualidades como fundente metalúrgico y su aplicación. Actualmente es considerado como uno de los minerales estratégicos por sus múltiples usos en la industria, principalmente en la metalúrgica, la química y la cerámica. En la metalurgia, el fluorespato se utiliza como fundente en la elaboración de aceros, fundición de hierro y metales no ferrosos. En la industria química, el fluorespato se utiliza para obtener compuestos como el ácido fluorhídrico; la criolita y el fluoruro de aluminio sintéticos se utilizan para extraer mediante electrolisis el metal de aluminio; los compuestos de fluoruro de carbono se utilizan ampliamente en refrigerantes, como propulsores de aerosoles, en disolventes y en elaboración de plásticos. En cerámica se utiliza para la fabricación de esmaltes. El flúor es el elemento más electronegativo que se conoce, lo que se refleja en su gran capacidad de combinación (se combina con casi todos los elementos inclusive a temperatura normal).
AMBIENTE DE FORMACIÓN
Las concentraciones de flúor se presentan en una amplia diversidad de ambientes geológicos y en abundancia de formas como venas, mantos, chimeneas, enrejados, zonas de contacto, pegmatitas, greisens, depósitos diseminados y depósitos estratificados, todos ellos asociados con rocas ígneas intrusivas, metamórficas o rocas sedimentarias; el contenido de flúor en rocas metamórficas y sedimentarias es similar al de las rocas ígneas, debido probablemente a que en algunas de estas se forman por fusión de las primeras y de otras rocas ígneas. El contenido del flúor dependerá de la presencia o no de este mineral en las rocas preexistentes. La mayor concentración de flúor se presenta en los depósitos hidrotermales que constituyen la principal fuente comercial del mineral; la fluorita hidrotermal se presenta en cualquier tipo de roca huésped, pero especialmente lo hace en carbonatos, rocas ígneas silíceas y metamórficas silíceas. En general las rocas intrusivas tienden a concentrar más flúor que las extrusivas; este hecho indica que el flúor puede desaparecer como componente volátil en un ambiente de baja presión.
Los depósitos hidrotermales se clasifican con base en su forma. Las formas más comunes son venas y mantos. Las venas varían en espesor desde algunos milímetros hasta varios metros y pueden alcanzar varios kilómetros; los mantos son cuerpos lenticulares irregulares, generalmente confinados a carbonatos marinos, donde a menudo cortan la estratificación. En muchas venas y mantos el fluorespato se caracteriza por su bandeamiento monomineral en costras y texturas mamilares.
Los tenores de flúor parecen ser menores en rocas ígneas que han hecho irrupción a través de la corteza oceánica, a los de las rocas ígneas que lo han hecho a través de la corteza continental, parece ser también mayor en rocas con afinidad alcalina.
Los yacimientos de flúor están controlados por la actividad tectónica, principalmente por fallas, cuerpos ígneos intrusivos especialmente de composición ácida y cinturones volcánicos de composición ácida intermedia. Este mineral también se encuentra distribuido ampliamente en ambientes sedimentarios al precipitarse en forma de fluorita o fluorapatito durante el depósito de los sedimentos o durante la diagénesis.
La fusión del manto que forman los basaltos de origen oceánico, parecen explicar la no variación del contenido de flúor tanto en este como en los basaltos derivados de él. Algunos basaltos que han migrado hacia cámaras magmáticas cercanas a la superficie, empiezan a diferenciarse antes de hacer erupción; esta diferenciación causa no solo incremento en el contenido de sílice sino también en el de flúor.
En Colombia las manifestaciones de flúor parecen estar controladas por fallas antes que por cuerpos intrusivos, a pesar de que la mayoría de ellas se presentan en estos últimos. Las estructuras tectónicas son responsables de la mineralización de flúor, al formar conductos por los cuales se movilizan las soluciones hidrotermales y espacios donde se depositan los precipitados minerales, estas se manifiestan en forma de venas de poco espesor y de origen hidrotermal, que atraviesan rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias.
Los yacimientos del departamento se manifiestan en forma de venas de poco espesor y de origen hidrotermal, que atraviesan rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias; debido a que las de este origen se presentan en cualquier tipo de roca huésped, pero especialmente lo hace en carbonatos y rocas ígneas silíceas que constituyen la ganga en las mineralizaciones esmeraldíferas.
PROSPECCIÓN
La gran mayoría de depósitos de flúor, ha sido descubierta mediante la identificación de este mineral en afloramientos y materiales de superficie. Sin embargo, los yacimientos en superficie constituyen apenas una parte del total del flúor que se encuentra en la corteza terrestre y por lo tanto, se necesitan desarrollar técnicas de prospección especializadas.
En los últimos años se han investigado diferentes métodos geoquímicos que prometen ser de gran utilidad en el futuro inmediato. Varios investigadores han reportado el contenido de fluoruro en corrientes de agua, sedimentos activos y suelos como un indicador directo de la mineralización de fluorita. Algunos trabajos en la región accidental de Norte América han demostrado que los depósitos de fluorita pueden ser determinados por métodos geoquímicos, utilizando la técnica de minerales pesados.
Las técnicas geofísicas han sido utilizadas en algún grado para evaluar áreas mineralizadas que muestran potencial de flúor. En general, es muy difícil descubrir directamente por métodos de prospección geofísica, cuerpos mineralizados potencialmente explotables. La importancia de las técnicas geofísicas esta en encontrar localmente fallas mineralizadas, diques y zonas de alteración, que requieran evaluación geológica para determinar el potencial de flúor.
FOSFATOS
Las rocas fosfáticas que se presentan en el departamento están localizadas en los municipios de Sogamoso, Pesca, Iza, Gámeza, Tópaga, Mongua, Monguí, Cuítiva, Tota, Tunja, Turmequé y Nuevo Colon.
USOS
La roca fosfórica es esencialmente un fosfato de calcio acompañado de diferentes impurezas. La principal aplicación de las fosforitas es la elaboración de fertilizantes; otras aplicaciones están en la industria química y en nutrición humana y animal.
Aunque el mayor uso de los fosfatos está en la industria de fertilizantes, un volumen importante se destina a varios usos industriales tales como elaboración de detergentes, insecticidas, medicinas, pinturas, jabones, dentífricos, ablandamiento de aguas, textiles, limpiadores, levaduras, curtiembres, vidrio, refinación de azucares, licores, etc.
En nutrición ya que al igual que en las plantas el fosforo es una de las sustancias más importantes en la constitución celular y en la fisiología animal, siendo su deficiencia causa de enfermedades; de los innumerables compuestos fosfatados de usos humanos y animal se destacan el ácido fosfórico y el fosfato bicálcico.
El uso de la fosforita como fertilizante has sido practicado durante mucho tiempo en diversas partes del mundo. La utilización del fosforo por las plantas varía según la disponibilidad, determinada por las características de la roca, la finura de la molienda, las propiedades de cada suelo, el clima, el tipo y estado del desarrollo de las plantas cultivadas, así como la abundancia y disponibilidad de otros nutrientes.
AMBIENTE DE FORMACIÓN
La acumulación pesada de fósforo es principalmente en el fondo del océano; la acumulación de este se produce a partir de la precipitación atmosférica, el polvo, la escorrentía glacial, actividad cósmica, la actividad volcánica hidrotermal bajo tierra, y la deposición de material orgánico. Sin embargo, la entrada principal de fósforo disuelto es de erosión continental, llevado a cabo por los ríos hacia el océano donde luego se procesa tanto por macro-organismos como por micro-organismos, algas diatomeas, plancton, fitoplancton y zooplancton que realizan el proceso del fósforo y posteriormente lo disuelven en el agua. Los huesos y los dientes de ciertos peces absorben el fósforo y luego son depositados y enterrados en el sedimento marino.
Dependiendo de los niveles de pH y la salinidad del agua de mar, la materia orgánica se desintegra y libera fósforo de los sedimentos en las cuencas bajas. Las bacterias y las enzimas disuelven materia orgánica en la interfaz agua inferior, volviendo así fósforo para el comienzo de su ciclo biogénico. La mineralización de la materia orgánica también puede causar la liberación de fósforo de nuevo en el agua del océano. (http://centrodeartigo.com/articulos-utiles/article_100578.html)
El fosfato se deposita en las formaciones marinas como carbonatos de fluorapatito que se desarrolla por reemplazamiento de los “pellets” de carbonato de calcio. El fosfato llega como iones al agua de mar abasteciendo la solución. Los factores de desarrollo más importantes son la concentración, el pH, la temperatura y la presión. Las condiciones ambientales más favorables para el remplazamiento entre otras son: zonas de poca profundidad, bajo la zona eufótica (100 m); escasa precipitación de carbonato de calcio; lenta acumulación de material detrítico tanto orgánico como inorgánico; corrientes oceánicas apreciables para formar “pellets” y renovar la solución.
La diagénesis tiene efectos importantes en los sedimentos fosfáticos. La caliza, el cuarzo, las arcillas y la pirita se desarrollan simultáneamente. En casos extremos los gránulos están completamente reemplazados por fosfato formando capas concéntricas.
Los yacimientos del departamento se dan por deposición orgánica en zonas oceánicas de poca profundidad con unos factores de pH, temperatura y presión determinadas, con huesos y dientes de ciertos peces que absorven el fosforo y luego estos son depositados y enterrados para formar los depósitos de este mineral.
PROSPECCIÓN
Las guías paleográficas más importantes, para la localización de facies fosfáticas en cualquier lugar de la tierra, se relacionan estrechamente con corrientes oceánicas emergentes.
Se inicia la exploración mediante secciones estratigráficas y muestreo de los niveles fosfáticos; se hace la cartografía geológica de las formaciones, junto con excavación de trincheras muestreos y estratigrafía detallada de los niveles fosfáticos; todo esto permite el hallazgo y selección de áreas promisorias donde posteriormente se realizan perforaciones exploratorias y análisis físico-químicos detallados.
TIERRAS RARAS
Los elementos de tierras raras o lantánidos se dividen en dos grupos a saber: subgrupo del Cerio o livianos, conformado por lantano (La), cerio (Ce), praseodimio (Pr), neodimio (Nd), prometio (Pm), samario (Sm), y europio (Eu). Subgrupo del Itrio o pesados, integrado por gadolinio (Gd), terbio (Tb), disprosio (Dy), holmio (Ho), erbio (Er), tulio (Tm), iterbio (Yb) y lutecio (Lu); el itrio (Y), a pesar de no pertenecer al grupo de los lantánidos se sitúa dentro de él a causa de sus similitudes químicas y afinidades geoquímicas. En Colombia no hay explotación de estos elementos y las principales manifestaciones se presentan en la zona esmeraldífera en los minerales parisita y codazzita.
La principal manifestación de lantánidos se encuentra relacionada con las minas de esmeraldas en Muzo, Chivor y otros sitios en la Cordillera Oriental. Los shales negros del grupo Villeta, en las regiones mineralizadas, contienen un promedio de 380 ppm de tierras raras, que excede el promedio aceptado para las rocas sedimentarias que es de 240 ppm. Los minerales que contienen dichos elementos son la parisita, con más de 60% de lantánidos y la codazzita. La parisita se encuentra en venas de cuarzo-calcita esmeraldíferas.
USOS
Las propiedades físicas más que las propiedades químicas, hacen que los lantánidos sean aprovechables para diversos usos; su utilización principal, en la actualidad, es en la catálisis del cracking del petróleo, en el cual los lantánidos reemplazan el sodio en una estructura sintética de ceoita.
Otros usos son: en las industrias cerámica y del vidrio, en forma de óxidos, cloruros y fluoruros como material de lustre, opacante, colorante y decolorante; en metalurgia ferrosa y no ferrosa. En base a sus propiedades ópticas y luminiscentes, se usan en fósforos para tubos de televisión a color, iluminación de alta intensidad, en laser y en granates sintéticos de tierras raras para sistemas de microondas.
Una mezcla oxida de itrio (Y) y torio (Th) en relación 9:1 se utiliza para lámparas incandescentes de alta intensidad y para lentes y rejillas de vidrio resistentes a altas temperaturas. L alta pureza de los óxidos individuales y de combinaciones determinadas son aprovechados para aditivos en vidrios para mantener o cambiar su color, dispersión e índice de refracción, y para dar color a azulejos y opacidad a porcelanas. Fósforos de oxisulfuros de La y Gd, activados con Tb, se usan como filtros intensificadores de rayos X.
El itrio (Y) se ha utilizado en sensores de oxígeno; además neodimio (Nd) y samario (Sm) tienen campo de aplicación en la disminución de peso de imanes con lo referente a la nanotecnología; el galio (Ga) se utiliza en la electrónica para chips de computadores.
AMBIENTE DE FORMACIÓN
Se encuentran como concentraciones primarias en venas, gneises y migmatitas, skarns, pegmatitas y en complejos de rocas alcalinas y carbonatitas asociadas; solo unos pocos depósitos de este tipo han sido explotados para tierras raras, y más bien se han obtenido de estas subproductos de otros elementos.
También se hallan en concentraciones secundarias no consolidadas, tales como placeres de bahías, placeres fluviales y depósitos deltaicos; estas concentraciones son las más explotadas, ya que son los depósitos que mayor contenido poseen, siendo la monacita el mineral de mena más importante y que se halla acompañada por otros minerales pesados.
Las rocas sedimentarias tienen un bajo contenido en lantánidos, salvo algunas excepciones importantes como fosforitas con apatito como mineral de mena; depósitos ricos en fósiles con monacita como mineral de mena, y algunos conglomerados con monacita.
Las manifestaciones en el del departamento de este material se presentan en la zona esmeraldífera, ya que se encuentra en venas de cuarzo-calcita esmeraldíferas. Es por esto que su formación se puede relacionar con la de las esmeraldas en la zona de Chivor y Muzo.
PROSPECCIÓN
La radioactividad de monacita o de minerales asociados a ella y a bastnaesita, es aprovechada para la búsqueda de tierras raras, en el campo; también se pueden utilizar electroscopios menudos y microespectroscopios para identificar las bandas de absorción del espectro de luz blanca transmitida. Otras técnicas de reconocimiento de estos materiales requieren de laboratorios con equipos, incluso de fluorescencia por rayos X.
Se puede orientar la exploración a: regiones con placeres de minerales pesados, con miras a detectar monacita. Áreas donde afloren gneises, migmatitas, pegmatitas y complejos de rocas alcalinas. Áreas con mineralizaciones y manifestaciones de minerales radioactivos. Áreas con depósitos de fosfatos en donde las tierras raras se podrían hallar asociadas a monacita y xenotimo principalmente y en las provincias esmeraldíferas por lo que ya se dijo.
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