TEMA II. YACIMIENTOS Y SALMUERAS DE LITIO
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YACIMIENTOS Y SALMUERAS DE LITIO
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Tema II
TIPOS DE YACIMIENTOS DE LITIO
FORMACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE YACIMIENTOS DE LITIO EN PEGMATITAS.
CONTENido
2.1
2.1
FORMACIÓN Y GEOQUÍMICA DE SALMUERAS GEOTÉRMICAS, EN SALARES Y EN POZOS PETROLEROS.
2.2
2.3
BIBLIOGRAFÍA.
Investigadora: jandy adaid bauza ortíz.
El litio es un metal alcalino que comparte propiedades con el Sodio, Potasio, Rubidio y Cesio. To dos ellos pertenecen al Grupo I de la tabla periódica y tienen un solo electrón en la última capa, lo que los hace muy reactivos.Su concentración promedio en la corteza es de unas 20 partes por millón, se empobrece de las rocas graníticas hasta 40 ppm. (Etcheverry, Tessone, Moreira, & Kruse, 2020)
Espodumena (variedad kunzita) con Albita y Elbaita*
El litio se presenta fundamentalmente como iones libres en las salmueras de salares, en ciertos minerales de las pegmatitas y en arcillas del grupo de las esmectitas. En menor medida en aguas residuales de pozos petroleros y en campos geotermales. Si bien se conocen más de un centenar de especies minerales que contienen litio en su estructura, fundamentalmente se presentan en rocas pegmatíticas como: Espodumena Petalita Lepidolita Ambligonita Montebrasita Sin embargo, la presentación más destacable para la producción es como ion en salmueras de salares y otras cuencas salinas de ambientes áridos. (Etcheverry, Tessone, Moreira, & Kruse, 2020)
La distribución estimada de los depósitos de litio estimada es la siguiente:
De acuerdo con Bowel et al. (2020) existen tres tipos de depósitos económicos de litio:
- Pegmatitas peraluminosas y sus asociados de rocas metasomáticas
- Salar con evaporitas y depósitos geotermales
- Arcillas derivadas de depósitos volcánicos.
Pegmatitas ricas en ltio. Son rocas plutónicas formadas por procesos tardimagmáticas y concentraciones de granitos peraluminosos.
Tomado de Etcheverry, 2020
Salmueras. Las salmueras de salares y cuencas salinas de ambientes áridos representan hoy la principal fuente de este elemento.
Tomado de Etcheverry, 2020
FORMACIÓN Y GEOQUÍMICA DE SALMUERAS
SALMUERAS GEOTÉRMICAS en méxico
SALMUERAS EN POZOS PETROLEROS
La energía geotérmica es la expresión natural del calor terrestre y se manifiesta a través de fluidos termales de elevada temperatura provenientes de un yacimiento geotérmico en profundidad. Los yacimientos geotérmicos se encuentran en determinadas partes del subsuelo. Su energía puede extraerse por medio de pozos profundos, a través de los cuales ascienden los fluidos, compuestos generalmente por una mezcla de agua con sales disueltas, o salmuera, y vapor de agua.
Ejemplo de un perfil de un yacimiento geotérmico.
INTRODUCCIÓN
Tomado de Cámara Geotérmica Argentina
En las plantas de energía geotérmica de Upper Rhine Graben en el sur de Alemania, se bombean salmueras con 120-160°C desde 2-5 km de profundidad para la producción de calor y electricidad, antes de reinyectarse en el subsuelo.
Ubicación de la planta geotérmica Upper Rhine, Alemania. (mapa, Pallagst, 2014; fotografía, Turboden, 2019).(Slunitschek, Kolb, & Eiche, 2021)
Por ejemplo,
Químicamente, las salmueras se caracterizan por una alta concentración de sólidos totales disueltos (TDS), 100-120 g/L y Li, 160-210 mg/L. Los procesos de fuente y enriquecimiento de Li son específicos de cada salmuera, el modelo más aceptado es la meteorización de rocas ígneas ricas en sílice y/o la actividad hidrotermal local impulsada por una fuente de calor magmático a través de canales activos (Bradley et al., 2013, Hofstra et al., 2013).
Formación de rocas ígneas. (espacientifico.weebly.com, s.f.)
FORMACIÓN
Las salmueras geotérmicas en los EE. UU. tienen principalmente concentraciones de Li <20 mg/kg, pero las salmueras en el área del Mar de Salton alcanzan concentraciones de hasta 400 mg/kg. En comparación con las salmueras de lago salado del Salar de Atacama, Chile, con hasta 1570 mg/kg o el Salar de Hombre Muerto, Argentina con hasta 1210 mg/kg. Aunque las concentraciones de Li en las salmueras geotérmicas son bajas, siguen siendo RENTABLES.
FORMACIÓN
AMBIENTE
GRAFICA
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Gráfica de concentraciones de litio en salmueras de ambientes geotérmicos (GT) y lagos salados (SL) en comparación con rocas ígneas ricas en sílice (pegmatitas). (Slunitschek, Kolb, & Eiche, 2021)
- Estudio de caso: Clayton Valley, Nevada.
FORMACIÓN
Ubicación del yacimiento de litio Clayton Valley. (fotografía, Searls, nsenergybusiness.com, s.f.; maa, centurylithium.com, s.f.)(Munk, Hynek, Bradley, & et.al., 2016)
- Estudio de caso: Clayton Valley, Nevada.
FORMACIÓN
Metamorfismo de rocas. (entenderlaciencia.blogspot.com, 2013)
- Estudio de caso: Clayton Valley, Nevada.
FORMACIÓN
Metamorfismo de rocas. (entenderlaciencia.blogspot.com, 2013)
- Estudio de caso: Clayton Valley, Nevada.
FORMACIÓN
Esquema de hidrotermalismo y vulcanismo. (Ejemplo de Falla de San Ramón, Chile). (Wikipedia.com, 2009).
Sin embargo, Munk et al. (2011) indicaron que puede ser que una combinación de actividad hidrotermal y lixiviación de cenizas volcánicas y arcillas sean las principales fuentes de Li en los acuíferos de Clayton Valley, Nevada.
Lixiviación: proceso mediante el cual un compuesto o elementos contaminantes son liberados de una fase sólida a una fase acuosa.
Las salmueras geotérmicas contienen:
- Alta concentración de sólidos disueltos (TDS).
- Sales ionizadas (principalmente cloruros y sulfatos).
GEOQUÍMICA
(Valdéz Salas B, Schorr Wiener M, Carrillo Beltran M, Zlatev R, Montero Alpirez G, Capbell Ramírez H et al).
(Hurtado, Mercado, Rocha, Gamiño, & et.al.)
Tres Vírgenes, Baja California Sur
CASOS DE ESTUDIO
2.1
Cerro Prieto, Baja California.
El complejo Volcánico de Tres Vírgenes (CVTV) se encuentra localizado dentro del dominio tectónico del sistema de fallas laterales que provocaron la separación de Baja California del occidente de México.El actual Golfo de California o Mar de Cortés es un ambiente tectónico de “rift” que dio inicio hace unos 12 millones de años.
Rift: Producto de la separación de placas tectónicas. (Macías, J., & Jímenez, E. 2013).
FORMACIÓN
El fluido producido tiene un contenido de cloruro de sodio característico de una salmuera geotérmica completamente equilibrada a una temperatura estimada de 280 °C.
GEOQUÍMICA
Campo geotérmico Las Tres Vírgenes. (Notiredmexico.com, 2017)
La zona geotérmica del Valle de Mexicali, se localiza dentro de la cuenca de Salton, que abarca desde el Salton Sea en la porción sur del estado de California, Estados Unidos, hasta el Golfo de California y forma parte del sistema tectónico de San Andrés.
Rasgos estructurales regionales relacionados con el Complejo Geotérmico Cierro Prieto. (mapa de Mar Salton, Aguilar, 2008; mapa de ubicación, Google Earth, 2023).
FORMACIÓN
El fluido extraído de pozos profundos en Cerro Prieto es una mezcla de vapor y salmuera.
GEOQUÍMICA
Tabla de composición química típica de una salmuera geotérmica de Cierro Prieto. (Aguilar, 2008)
A continuación, se analizará un ejemplo de un caso de estudio en donde se utilizan datos procedentes del análisis de inclusiones fluidas a fin de caracterizar el papel de salmueras de cuenca en las cuencas de Sabinas y del Sureste en México, en las que dichas salmueras fueron responsables de la formación de depósitos tipo Mississippi Valley (MVT) y asociados, así como de la migración y acumulación de petróleo, respectivamente. Título del artículo: Fisicoquímica de salmueras e hidrocarburos en cuencas petroleras y en depósitos minerales tipo Mississippi Valley y asociados Parte II: Ejemplos de la Cuenca de Sabinas y la Cuenca del Sureste, México Eduardo González-Partida1,*, Antoni Camprubí2, Carles Canet3 y Francisco González-Sanchez1,2
El avance en el conocimiento de los mecanismos de generación, transporte y acumulación de hidrocarburos, junto con la definición de los elementos de control sedimentario, diagenético, estructural y químico son cruciales para entender la formación y acumulación de hidrocarburos.
Acumulación , generación y migración de los hidrocarburos **La imagen fue tomada de (https://www.portaldelpetroleo.com/2016/02/migracion-de-los-hidrocarburos.html)
INTRODUCCIÓN
El conocimiento de la evolución de cuencas “fértiles” (en hidrocarburos y/o minerales de interés económico) desde el punto de vista de fluidos incluye técnicas como:
En el esquema general de la formación de hidrocarburos (Figura 2) se muestran las ventanas de generación de hidrocarburo, de acuerdo a la profundidad de sepultamiento de la roca generadora (o roca madre), aunque la maduración de los hidrocarburos depende además del tipo de kerógeno, de la historia del sepultamiento, y del gradiente geotérmico (Tissot et al., 1974).
Condiciones de formación de hidrocarburos líquidos y gaseosos en función de la profundidad, en relación a la reflectancia de la vitrinita y de los diversos procesos de reducción de sulfato *
*La imagen fue tomada de (Tissot et al., 1974; Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, 1982; Machel, 1987, 1997, 2001). Clave: SRB = reducción bacteriogénica del sulfato; SRT = reducción térmica del sulfato.
El correcto estudio de las inclusiones fluidas proporciona información que no puede ser obtenida de ninguna otra manera, pues éstas son una evidencia directa de los fluidos asociados a los procesos geológicos. Ello aplica también a yacimientos minerales del tipo Mississippi Valley (MVT). Este tipo de depósitos minerales ha sido asociado genéticamente a la evolución de cuencas petroleras
Mapa de la Provincia MVT del Noreste de México, que contiene la Cuenca de Sabinas, con la ubicación de los depósitos minerales conocidos de tipo MVT y asociados.* e sulfato *
*La imagen fue tomada de González-Sánchez et al. (2007, 2008). Adaptado de los mismos autores.
En la Cuenca del Sureste se encuentra una estrecha relación espacial de domos salinos (junto con evaporitas e hidrocarburos) con yacimientos de azufre nativo. Por otro lado, la presencia de hidrocarburos atrapados en inclusiones fluidas es frecuente en yacimientos de la Provincia MVT del Noreste de México, que incluye la Cuenca de Sabinas, importante productora de gas. Ambas cuencas compartieron un origen común hasta el Cretácico inferior ligado a la evolución de la mega-cuenca del Golfo de México
Fotomicrografías que muestran las características más representativas de las inclusiones fluidas en depósitos tipo MVT y asociados de la Cuenca de Sabinas.
La imagen fue tomada de Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana volumen 60, NÚM. 1, 2008, P. 23-42
Las cuencas de Sabinas (CSa) y del Sureste (CSe) están asociadas a la evolución de la mega-cuenca del Golfo de México. La evolución más temprana de las cuencas está ligada a la formación del margen pasivo del Golfo de México. Tres grandes eventos se han identifi cado en este periodo (Pindell y Kennan 2001): (1) Fallamiento de extensión (rifting) del Triásico al Jurásico Medio, creando las cuencas y estableciendo su localización y orientación, (2) extensión del Jurásico Tardío (expansión del fondo oceánico del Golfo), favoreciendo el depósito de las principales rocas generadoras de hidrocarburos (lutitas marinas del Tithoniano, principalmente), lo que marcó la primera de una serie de transgresiones marinas regionales, y (3) subsidencia pasiva durante el Cretácico Inferior, que favoreció el crecimiento de plataformas carbonatadas, llegando éstas a ser las principales rocas almacenadoras de hidrocarburos.
Evolución geológica de las cuencas de estudio
En la Cuenca de Sabinas, los principales elementos tectónicos originados durante la etapa de rifting comprenden altos de basamento, entre los que destacan el Bloque de Coahuila, la Península Burro – Peyotes, el Archipiélago de Tamaulipas, y las Islas de La Mula y Monclova (Figura 3), así como bloques bajos de basamento que conforman la cuenca. La CSe (Figura 5) presenta una compleja evolución sedimentológica y tectónica (González-Posadas, 2003), pasando de facies carbonatadas del Jurásico-Cretácico con horizontes generadores de hidrocarburos, a secuencias siliciclásticas del Terciario con abundantes cambios de facies.
Evolución geológica de las cuencas de estudio
Mapa de la porción continental de la Cuenca del Sureste, con la ubicación de los campos de gas y aceite caracterizados en el área y sección geológica*
La imagen fue tomada de datos adicionales incorporados de González et al. (2004), Guzmán-Vera y Calderón-Barrera (2004), y Robles-Nolasco et al. (2004).
En las cuencas de Sabinas y del Sureste las principales rocas encajonantes son calizas con diferentes grados de dolomitización debida a fenómenos de interacción agua/roca durante la formación de depósitos minerales y/o el llenado de los reservorios de los hidrocarburos (González-Sánchez et al., 2007, 2008; Padilla y Sánchez, 2007). La dolomitización es un proceso químico por el cual una roca carbonatada, formada esencialmente por calcita, es substituida parcial o totalmente por una roca constituida por dolomita
Procesos de dolomitización
Dolomita mineral.*
La imagen fue tomada de (https://geologiaweb.com/minerales/dolomita/)
Los fluidos que se han asociado a la formación de dolomías son muy diversos: aguas marinas, aguas continentales, mezcla de éstas con salmueras de cuenca, mezcla de salmueras hipersalinas con aguas de mar o, en el caso de sistemas de mayor temperatura, salmueras de cuenca enfriadas (Purser et al., 1994). Tales procesos son conspícuos en los campos petrolíferos de la Cuenca del Sureste, y constituyen la mayoría de la escasa alteración hidrotermal asociada a la formación de depósitos tipo MVT de la Cuenca de Sabinas.
Procesos de dolomitización
Fotomicrografías que muestran las características más representativas de las inclusiones fluidas en dolomita de campos petrolíferos en la Cuenca del Sureste.*
La imagen fue tomada de Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana volumen 60, NÚM. 1, 2008, P. 23-42
En las cuencas de Sabinas y del Sureste se han practicado estudios microtermométricos de inclusiones fluidas, de geoquímica de halógenos, y sobre procesos de interacción agua/roca mediante δ13C y δ18O en calizas y dolomías.Las inclusiones fluidas objeto de estudio microtermométrico, tanto para muestras de la Cuenca de Sabinas (CSa) como para la del Sureste (CSe) fueron primarias. Los minerales de yacimientos minerales estrato ligados de la CSa., generalmente presentan inclusiones fluidas bifásicas con una salmuera líquida y vapor (Lac+V) a líquido dominante y, de manera muy limitada, de hidrocarburos LHC+V y Lac+LHC+V. Las inclusiones con salmuera e hidrocarburos presentan grados de relleno entre 0.75 y 0.80, en que la salmuera acuosa suele ocupar del 12 al 20% del total de la fase líquida, y con diámetros entre 30 y 100 μm. Las inclusiones de hidrocarburos acompañadas de una fase acuosa presentan salinidades de ~14 wt.% NaCl equiv., generalmente bajas concentraciones de CO2 y azufre, y relaciones CH2/CH3 altas, lo que corresponde a alcanos de la cadena C16.
Características de los fluidos
Generalización de los resultados micro termométricos de inclusiones fluidas (temperatura de homogeneización o Th, y salinidad) para los fluidos en los reservorios de hidrocarburos de la Cuenca del Sureste (Méndez-Ortiz et al., 2006; Méndez-Ortiz, 2007) y los yacimientos estrato ligados tipo MVT y asociados de la Cuenca de Sabinas (datos de González-Sánchez, 2008; González-Sánchez et al., 2008). A título comparativo, se presenta el rango general de los yacimientos tipo MVT a nivel mundial, modificado de Wilkinson (2001).
La imagen fue tomada de Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana volumen 60, NÚM. 1, 2008, P. 23-42
Los datos microtermométricos de inclusiones fluidas de las cuencas de Sabinas y del Sureste son coherentes con los obtenidos en otros yacimientos tipo MVT y campos petroleros en el mundo. En ambas cuencas, las salmueras más precoces son esencialmente cálcicas, de baja presión en la Cuenca de Sabinas (~350 bar) y de alta presión en la del Sureste (~1200 bar). En esta última se produjo un proceso de descompresión al pasar de un régimen litostático a uno hidrostático durante la migración de los hidrocarburos. El llenado de los reservorios se produjo bajo condiciones hidrostáticas, entre 600 y 400 bar, y temperaturas alrededor de 130°C, y asociado a fluidos con salinidades menores a las de los fluidos más precoces.La geoquímica de halógenos en muestras de la Cuenca del Sureste sugiere la presencia de aguas asociadas a procesos de evaporación del agua de mar, que sobrepasaron el punto de precipitación de la halita, asociadas a procesos de dolomitización y que, durante el llenado de los reservorios petrolíferos, se han mezclado con aguas metéoricas. Durante la formación de los yacimientos de la Cuenca de Sabinas se puede invocar la existencia de un mecanismo de mezcla de fluidos similar al anterior, aunque con una mayor participación de fluidos meteóricos que diluyen la salmuera mineralizante inicial.
CONCLUSIONES
Anteriormente se abordaron los yacimientos de litio en salares, salmueras, en rocas sedimentarias (arcillas), geotérmicas y en pozos petrolíferos, sin embargo, también este puede existir en cantidades limitadas en la tierra en una amplia diversidad de especies de minerales, desde piroxenos hasta anfiboles, filosilicatos y fosfatos.Depósitos de litio en rocas duras
- Depósitos de pegmatitas de Litio-Cesium-Tantalio (LCT)
- Depósitos de granitos enriquecidos de litio
INTRODUCCIÓN
Los minerales de litio, principalmente espodumena, petalita y lepidolita como lo clasifica Bradley et al 2017, se extraen de pegmatitas y se utilizan principalmente como materia prima para vidrios y cerámicas. La mayoría de los compuestos de litio (por ejemplo, carbonato de litio, cloruro de litio e hidróxido de litio) se obtienen de salmueras. El litio metálico (figura D) se obtiene por electrólisis a partir de cloruro de litio
Figura (A) que muestra algunas fuentes y usos del litio. Moldes de cristales gigantes de espodumena en la pegmatita de litio-cesio-tantalio (LCT) Etta, Black Hills, Dakota del Sur; nota minero para la escala. De Schaller (1916). * *La imagen fue tomada de Bradley et al 2017.
Figura (B), Granito gráfico, que es un intercrecimiento de cuarzo y feldespato que es característico de las pegmatitas. Este granito es parte de la pegmatita Havey en Maine.*
*Las imágenes fueron tomada de Bradley et al 2017.
Figura (C), Elbaita, también conocida como turmalina sandía, que es una piedra preciosa que contiene litio. Esta muestra es de la mina Dunton en Newry, Maine. Cortesía del Museo Mineralógico y Geológico de la Universidad de Harvard.*
Figura D, El metal de litio es tan ligero que flota en el aceite y tan reactivo que no puede almacenarse en el aire ni en el agua. Por W. Oelen/CCBYSA-3.0 (http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3ALithium_element.jpg).*
¿QUÉ ES?
DEPÓSITOS DE PEGMATITA DE LITIO-CESIO-TANTALIO
YACIMIENTOS MUNDIALES DE PEGMATITAS
CLASIFICACIÓN DE LAS PEGMATITAS
CASO DE ESTUDIO
PEGMATITA
CARACTERÍSTICAS GEOFÍSICAS
Es una roca ígnea de grano muy grueso que típicamente forma diques, lentes irregulares o vetas a lo largo de los márgenes de batolitos y plutones. La mayoría de los cristales en las pegmatitas tienen más de 0,4 pulgadas (1 cm) de diámetro y forman una red de granos entrelazados.
La imágenes fueron tomadas de https://www.meteorologiaenred.com/
La mayoría de las pegmatitas tienen composiciones aproximadamente graníticas, que contienen cuarzo, feldespatos y mica, pero muchas pegmatitas también contienen minerales raros que incluyen gemas y minerales semipreciosos como esmeraldas, rubíes, zafiros y turmalinas. También pueden estar enriquecidos en elementos raros, incluidos elementos de tierras raras, litio, uranio, boro, flúor, niobio, tantalio y berilio. Casi todas las rocas pegmatitas se forman en las últimas etapas de cristalización de los plutones graníticos a partir de un fluido magmático que tiene una gran cantidad de cuarzo y feldespato. Para formarse, necesitan de otros componentes (volátiles) como lo son el agua, el flúor, boro e intervienen otras rocas ígneas que sirven para ir rellenando las grietas que deja la roca y existe una interacción significativa entre los fluidos del plutón y los fluidos hidrotermales de la roca encajonante. Respecto a las rocas volcánicas, las iolitas (cordierita) son la que tienen un contenido de litio más alto
Para ser llamada “pegmatita”, una roca debe estar compuesta casi totalmente por cristales de al menos dos centímetros de diámetro Las pegmatitas son rocas ígneas extremas que se forman durante la etapa final de la cristalización de un magma. Son extremas porque contienen cristales excepcionalmente grandes y a veces contienen minerales que raramente se encuentran en otros tipos de rocas.Como lo menciona Bradley et al 2017, el litio se encuentra solo como un elemento traza en partes por millón (ppm), de esto, en la corteza terrestre contiene un 1,6 ppm, mientras que en la oceánica de 4,3 ppm (Sun y McDonough,1989); con esta distribución, el litio ocupa el puesto 30 entre los elementos , por delante del plomo, estaño y plata.
Como lo menciona Bradley et al 2017, el litio se encuentra solo como un elemento traza en partes por millón (ppm), de esto, en la corteza terrestre contiene un 1,6 ppm, mientras que en la oceánica de 4,3 ppm (Sun y McDonough,1989); con esta distribución, el litio ocupa el puesto 30 entre los elementos , por delante del plomo, estaño y plata. El litio se clasifica como un elemento litófilo de iones grandes: a medida que un magma que se enfría comienza a cristalizar minerales, el litio permanece en la masa fundida restante hasta caso el final. Con la acción de la tectónica de placas activas, el litio se ha concentrado en la corteza continental a través del derretimiento parcial del manto debajo de las dorsales oceánicas y en los arcos volcánicos. El magma, se eleva y posteriormente se enfría para convertirse en roca nuevamente en la corteza terrestre, trayendo consigo gran parte de litio disponible. Las concentraciones más altas de litio se encuentran en las rocas de lutitas (con un promedio de 66 ppm), en las arcillas de aguas profundas (de 57 ppm) y los granitos con bajo contenido de calcio (de 40 ppm) (Faure, 1998).
Estas concentraciones de trazas son insuficientes para un depósito de mineral o incluso para la formación de minerales en los que el litio es parte fundamental Las pegmatitas LCT se pueden fechar utilizando la geocronología de isótopos. La edad es una función de la proporción de las abundancias de un isótopo radiactivo y su producto de desintegración. En las pegmatitas, los minerales columbita tantalita, monacita y circón se fechan mediante la explotación de la descomposición del Uranio-238 a Plomo-206.
Las pegmatitas graníticas son rocas ígneas que se distinguen por un tamaño de grano extremadamente grueso pero variable y por otras texturas únicas, particularmente lo que se conoce como intercrecimientos gráficos. Las Pegmatitas se componen principalmente de los minerales del granito, a saber, cuarzo, albita (feldespato sódico), feldespato potásico y la moscovita, además de cantidades pequeñas de granate, turmalina, biotita y apatita. Además de los minerales de litio petalita, lepidolita y espodumena, las pegmatitas LCT pueden contener el mineral de cesio, polucita; el mineral de tantalio, columbita tantalita; el mineral de berilio, berilo; y el mineral de estaño, casiterita.
DEPÓSITOS DE PEGMATITA DE LITIO-CESIO-TANTALIO
Bradley y McCauley (2013) y Bradley y otros (2017) han resumido los factores tectónicos en la génesis de pegmatitas. Las pegmatitas LCT se encuentran en el interior metamórfico-ígneo de los cinturones orogénicos y son una consecuencia de la convergencia de placas. La mayoría de las pegmatitas LCT se formaron durante la colisión entre continentes o microcontinentes y están asociadas con granitos ricos en aluminio que se originaron por la fusión de rocas sedimentarias metamorfoseadas. Docenas de pegmatitas en los Apalaches se formaron durante la prolongada colisión entre África y América del Norte que tuvo lugar hace entre 370 y 275 millones de años.
Los cristales grandes en las rocas ígneas se atribuyen normalmente a una tasa de cristalización lenta. Sin embargo, en las pegmatitas, los cristales grandes se atribuyen a fluidos de baja viscosidad que permiten que los iones sean muy móviles. Durante los primeros estados de la cristalización de un magma, el fundido suele contener una cantidad significativa de agua disuelta y otros volátiles como el cloro, el flúor y el dióxido de carbono. El agua no se elimina del fundido durante el proceso de cristalización inicial, por lo que su concentración en el fundido aumenta a medida que la cristalización avanza. Finalmente hay una sobreabundancia de agua, y las bolsas de agua se separan de la masa fundida. Estas bolsas de agua sobrecalentada son extremadamente ricas en iones disueltos. Los iones del agua son mucho más móviles que los de la masa fundida. Esto les permite moverse libremente y formar cristales rápidamente. Por eso los cristales de una pegmatita crecen tanto.
LA ROCA CON GRANDES CRISTALES
Las condiciones extremas de cristalización producen a veces cristales de varios metros de longitud y que pesan más de una tonelada. Por ejemplo: un gran cristal de espodumeno en la mina etta, en dakota del sur, medía 42 pies de largo, 5 pies de diámetro y ¡produjo 90 toneladas de espodumeno. Los minerales de litio se forman solo cuando raras combinaciones de factores favorables se alinean. La mayoría de los minerales de litio conocidos se encuentran en granitos gruesos conocidos como Pegmatitas de litio-cesio-tantalio (LCT). En cuanto a los recursos de litio, los minerales más importantes son la espodumena y la petalita (ambos silicatos de litio y aluminio) y la mica rosada lepidolita (silicato de potasio, litio y aluminio).
MINERALES QUE CONTIENEN LITIO O DE IMPORTANCIA PARTE 1
La imagen fue tomada de https://steemitimages.com/DQmPWXqK5rEeyU2AepvZF783PytRv4wPkHxrEmag83q32UF/lithium-reservers-1.jpg
Ubicaciones de pegmatitas notables y granitos relacionados categorizados por tipo.
*La imagen fue tomada de Bradley et al 2017.
Las pegmatitas de litio-cesio-tantalio cristalizan a partir de la afuera hacia adentro. En una pegmatita zonificada idealizada, primero cristaliza la zona del borde, luego la zona de la pared, luego la(s) zona(s) intermedia (s) y, por último, el núcleo y el margen del núcleo, este último contiene la mayor concentración de componentes fundentes.
Patrones de zonificación a escala de depósito en una pegmatita idealizada, modificada de Fetherston (2004) según Cerný (1991a).Se ha exagerado el grosor de la zona fronteriza. La imagen fue Tomada de Bradley 2017
A escala regional, las pegmatitas LCT tienden a ocurrir en distritos junto a granitos fértiles, con la mayor concentración de litio y otros elementos incompatibles en las pegmatitas más distales (figura A)
La imagen fue Tomada de Bradley 2017
Figura A. Sección transversal esquemática que muestra la disposición concéntrica de pegmatitas de Litio-Cesio-Tantalio (LCT) (cuerpos pequeños de color púrpura, azul y verde) alrededor de un Plutón de granito parental. En este modelo, las pegmatitas comunes se forman cerca del padre, mientras que las pegmatitas con enriquecimientos en elementos incompatibles (indicados por símbolos químicos) y los correspondientes minerales raros se forman más lejos. Modificado de Galeschuk y Vanstone (2005) y Trueman y Černý (1982). ser, berilio; Cs, cesio; Li, litio; Nb, niobio; Rb, rubidio; Sn, estaño; Ta, tantalio.
Las pegmatitas de LCT no tienen una fuerte firma geofísica. La composición granítica de las pegmatitas significa que su densidad es a menudo sólo marginalmente diferente de las rocas huésped metasedimentarias y, en cualquier caso, su pequeño tamaño haría que las anomalías fueran difíciles de resolver. Sin embargo, en un campo de pegmatita establecido, se pueden identificar anomalías de gravedad, que incluso son capaces de detectar zonas dentro de la pegmatita. Un estudio de la pegmatita Tanco encontró que las zonas de la pared eran bajos de gravedad y que el núcleo rico en espodumeno era una gravedad alta (Trueman y Černý, 1982). Al ser extremadamente bajas en hierro, las pegmatitas no se destacan en los estudios aeromagnéticos. Algunas pegmatitas de elementos raros tienen niveles elevados de uranio, que pueden identificarse fácilmente mediante estudios radiométricos. El radar de penetración terrestre se ha probado en la exploración de bolsas de gemas a escala de depósito (Patterson y Cook, 2002), pero el método no ha tenido éxito.
CARACTERÍSTICAS GEOFÍSICAS
Cerny & Ercit (2005) introdujeron una clasificación petrogenética revisada en la que se distinguen tres familias: “una familia NYF con acumulación progresiva de Nb, Y y F (además de Be, REE, Sc, Ti, Zr, Th y U), fraccionada de granitos A e I subluminosos a metaluminosos que son generados por una variedad de procesos que involucran la reducción de la corteza y/o la contribución del manto; una familia LCT peraluminosa marcada por una acumulación prominente de Li, Cs y Ta (además de Rb, Be, Sn, B, P y F) derivados principalmente de granitos S, con menor frecuencia de granitos I; y una familia mixta NYF + LCT de diversos orígenes (p. ej., plutones NYF contaminados por digestión de supracrustals no empobrecidos)”.
La imagen fue tomada de https://historia-biografia.com/martin-heinrich-klaproth/
La imagen fue tomada y modificada de Webber & Simmons, 2008.
CLASIFICACIÓN DE LAS PEGMATITAS
Relación de Cerny´s (1991) entre las clases de pegmatitas, familias, tipos y subtipos relacionadas a la familia de LCT y NYF.
Diagrama de fase de silicato de aluminio que muestra las clases de pegmatita. Los campos de pegmatitas de elementos raros y miarolíticas se han extendido esquemáticamente a temperaturas más bajas de acuerdo con estimaciones recientes de temperaturas de cristalización.
La imagen fue tomada y modificada de Bradley et al 2017
Las cuatro clases de pegmatitas graníticas que muestran el entorno de elementos menores, relación con el granito, características estructurales y ejemplos.
La imagen fue tomada y modificada de Webber & Simmons, 2008.
Como lo comentó Juan et al (2007), el yacimiento de la Mina Verde de Ensenada (Baja California; Figura 1) es una pegmatita de litio en la que la danburita se asocia a elbaíta, microclina, estilbita, cuarzo ahumado, lepidolita y moscovita (Panczner, 1987; Jolyon e Ida, 2006). En este yacimiento operó en 1970 una mina destinada a la extracción de turmalina (elbaita) gema, y en él se han obtenido algunos cristales de danburita de calidad.
La imagen fue tomada de Sedlock et al. (1993)
Figura 1. Yacimientos de gemas en México. (1) Mina Verde, danburita y elbaíta en una pegmatita de litio; (2) Cerro de Mercado, fluorapatita en un yacimiento de hierro; (3) Distrito Minero de Charcas, danburita en un skarn de; (4) El Tepetate, topacio en riolitas ricas en flúor y elementos litófilos; (5) La Magdalena y Tequila, ópalo de fuego, alteración de rocas volcánicas ácidas; (6) Distrito Minero de Colón, ópalo de fuego, alteración de rocas volcánicas ácidas; (7) Simojovel, ámbar; (8) Totolapa, ámbar.
Como lo comentó Juan et al (2007), el yacimiento de la Mina Verde de Ensenada (Baja California; Figura 1) es una pegmatita de litio en la que la danburita se asocia a elbaíta, microclina, estilbita, cuarzo ahumado, lepidolita y moscovita (Panczner, 1987; Jolyon e Ida, 2006). En este yacimiento operó en 1970 una mina destinada a la extracción de turmalina (elbaita) gema, y en él se han obtenido algunos cristales de danburita de calidad.
La imagen fue tomada de Jenaro, 1961.
LAS PEGMATITAS GRANITICAS DE SANTA ANA, TEUXTIAHUACA, OAX. MÉXICO. JENARO GONZÁLEZ REYNA (1961)
De acuerdo a los minerales encontrados en las rocas pegmatitas de Santa Ana que reportó Jenaro González Reyna (1961) son las siguientes:
- Bradley, Dwight, and McCauley, Andrew, 2013, A preliminary deposit model for lithium-cesium-tantalum (LCT) pegmatites: U.S. Geological Survey Open-File Report 2013–1008, 7 p. http://pubs.usgs.gov/of/2013/1008/.
- Barthelmy, David, 2014, Mineralogy database: Webmineral database, accessed April 14, 2014, at http://webmineral.com.
- Bradley, D.C., McCauley, A.D., and Stillings, L.M., 2017, Mineral-deposit model for lithium-cesium-tantalum pegmatites: U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report 2010–5070–O, 48 p., https://doi.org/10.3133/sir20105070O.
- Bradley, D.C., Stillings, L.L., Jaskula, B.W., Munk, LeeAnn, and McCauley, A.D., 2017, Lithium, chap. K of Schulz, K.J.,
- DeYoung, J.H., Jr., Seal, R.R., II, and Bradley, D.C., eds., Critical mineral resources of the United States—Economic and environmental geology and prospects for future supply: U.S. Geological Survey Professional Paper 1802, p. K1– K21, https://doi.org/10.3133/pp1802K
- Sun, S.-S., and McDonough, W.F., 1989, Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts—Implications formantle composition and processes: Geological Society Special Publications, v. 42, p. 313–345. [Also available at http://dx.doi.org/10.1144/GSL.SP.1989.042.01.19.]
- Faure, Gunter, 1998, Principles and applications of geochemistry—A comprehensive textbook for geology students: Upper Saddle River, N.J., Prentice Hall, 600 p.
- Webber, K.L. & Simmons, Wm.B., 2008, Pegmatite genesis: State of the art: USA, European Journal of Mineralogy, 20, 421–438 p., DOI: 10.1127/0935-1221/2008/0020-1833
- Juan Carlos Cruz-Ocampo, Carles Canet., Darío Peña-García. (2017), Las gemas de México., BOLETÍN DE LA SOCIEDAD GEOLÓGICA MEXICANA, VOl. 59, NÚM:. 1, p. 9-18. http://dx.doi.org/10.18268/BSGM2007v59n1a2
Bibliografías