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Octubre, 2003
Portada: Tajo abierto en flujo de magnetita, El Laco, Chile. PRESENTACIÓN
La serie Cuadernos del Instituto de Geofísica de la UNAM se creó con el propósito de llevar fuera de los muros universitarios las experiencias y conocimientos del personal académico de este instituto sobre los diversos programas y proyectos de investigación. Escritos en forma clara y amena, intentan llegar a un público sin conocimientos especializados para ponerlo al tanto de los avances científicos y tecnológicos en las Ciencias de la Tierra, Planetarias y Espaciales. Al mismo tiempo se espera que la cantidad y calidad de la información contenida en ellos proporcionen también material de apoyo a profesores de niveles medio y superior.
El fin del siglo XX se caracteriza por la amplia difusión que se le ha dado al conocimiento y a los resultados de la ciencia que anteriormente estaban reservados a unos cuantos. En el siglo XXI, debemos intensificar el esfuerzo divulgativo para garantizar que el ciudadano del futuro participe de la cultura científica en la medida suficiente que le permita comprender e inclusive intervenir en las grandes transformaciones que con seguridad tendrá que enfrentar. Primera edición 2003
DR © 2003, Instituto de Geofísica, UNAM, 04510 México, D.F.
Impreso y Hecho en México. EXPEDICIÓN A LA CORDILLERA DE LOS ANDES: CONSIDERACIONES SOBRE EL HIERRO Y ESTUDIO DEL YACIMIENTO FERRÍFERO EL LACO, CHILE
Luis M Alva Valdivia
Cuaderno 14 CONTENIDO
1. Introducción 7
2. Breve bosquejo del hierro y su historia 10
3. Principales óxidos minerales 14
4. Menas de hierro 20 Menas de ilmenita 23 Menas de hematita 23 Menas de limonita y goetita 24
5. Expedición a la cordillera de los Andes 25 Fase I. Transporte 26 Fase II. Reconocimiento geológico y muestreo paleomagnético 37 Fase III. Descenso 49
6. Bibliografía 51 Expedición a la cordillera de los Andes
1. Introducción
Como participante e iniciador del grupo de montañismo de la UNAM recuerdo que visitar precisamente la cordillera de los Andes era uno de esos sueños de los años de estudiante. Los sueños se transforman en expectativas, o viceversa, de anhelos a veces inalcanzables que ocasionalmente son rebasados maravillosamente. Jamás imaginé que casi 25 años después se presentaría la oportunidad que vendría relacionada con una campaña de muestreo para estudios de paleomagnetismo en el depósito ferrífero El Laco, ubicado en la cordillera de los altos Andes, Chile.
Estos estudios son parte de un proyecto de investigación global, iniciado desde mis estudios de posgrado y hasta la fecha, cuyo objetivo principal es la creación de una base de datos de propiedades magnéticas y de observaciones micro- y nanoscópicas de las rocas y óxidos minerales presentes en los depósitos ferríferos. Algunas veces estos estudios nos permitirán sugerir hipótesis respecto a la forma en qué originaron . A la fecha hemos colectado muestras en los más importantes yacimientos de México (Cerro de Mercado, Dgo.; Las Truchas, Mich.; Peña Colorada, Col.; El Encino, Jal., y Santa María Zaniza, Oax.), así como en cuatro de los principales en Chile (El Laco, El Romeral, Cristales y Pleito Melón).
La mayoría de los depósitos chilenos se encuentran a lo largo de una franja llamada “Franja Ferrífera Chilena” de aproximadamente 600 km de largo por 25 km de ancho. Ésta consiste de siete grandes depósitos (>100 millones de toneladas de mineral de alto grado) y unos 40 medianos y pequeños de mineral magnetita-apatita (Fig. 1). Según Nyström y Henríquez (1994) y referencias incluidas, los depósitos en esta franja se han dividido en cuatro grupos. El primero comprende unos pocos cuerpos mineralizados situados aproximadamente a 20 km al este del eje de la franja, están estratificados y hospedados en sedimentos. No presentan apatita y se emplazaron en el Cretácico Temprano en una cuenca marina somera. Los minerales de los otros tres grupos se formaron en un ambiente de arco magmático a lo largo del margen oeste de la cuenca. Algunos depósitos están hospedados por granitoides, otros por rocas volcánicas, y muchos de ellos –incluyendo los más grandes- ocurren asociados con rocas metavolcánicas en contacto tectónico con granitoides en la zona de la megafalla de Atacama que tiene una dirección casi norte-sur. La franja de hierro coincide espacialmente con esta zona y los cuerpos mineralizados particularmente son alargados y paralelos a ella. L. M. Alva Valdivia
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Figura 1. Mapa de ubicación de los principales depósitos de hierro en Chile.
Expedición a la cordillera de los Andes
Las rocas volcánicas y granitoides Cretácicos hospedantes de los depósitos de hierro se interpretaron como co-magmáticos o derivados de distintos mag- mas padres. La pila volcánica está dominada por flujos de lava basáltico a andesíticos, y muchos de los granitoides son miembros dioríticos de un gran batolito, aparentemente más joven que las lavas. Las menas son contemporáneas de las rocas volcánicas. Las edades radiométricas de las rocas asociadas a las menas caen en el rango 100 a 128 millones de años.
Las rocas cercanas a los cuerpos mineralizados están afectadas por fuerte alteración reflejada por el desarrollo extensivo de amfíbola debido al metamorfismo de contacto producido por los granitoides cercanos o a procesos relacionados con la formación de las menas, o ambos. La amfibolitización está sobreimpresa por alteración hidrotermal de baja temperatura.
Estudios geológicos de esta franja han permitido sugerir la posible correlación genética entre estos yacimientos y los de la Alta Cordillera, particularmente con el yacimiento El Laco, que aún conserva rasgos muy particulares en cuanto a las estructuras, texturas, mineralogía y forma en que está emplazado el mineral, que específicamente está formado de magnetita- apatita. El mineral se encuentra sobre los flancos de un complejo volcánico de composición calco-alcalina entre una altitud de 4700 a 5300 m en las coordenadas 23°48’ de latitud sur y 67°30’ de longitud oeste (Fig. 1). Según estos estudios, este es un yacimiento “tipo” que podría explicar no sólo el origen de él mismo, sino también el origen de los que están ubicados a lo largo de la Megafalla Atacama (Cretácicos), los cuales han sido perturbados por efectos relacionados con la edad misma de emplazamiento y/o eventos geológicos subsecuentes a partir de ese momento, como: erosión, alteración hidrotermal, oxidación supergénica, recalentamientos por eventos de metamorfismo, etc. Estos rasgos han llamado la atención de muchos estudiosos en geociencias, creándose un debate sobre el origen del depósito El Laco desde hace ya más de tres décadas, prevaleciendo esencialmente los que aseguran que se trata de mineral que proviene directamente de un magma (“magmatistas”) y los que sugieren que este yacimiento se formó por alteración hidrotermal y/o remplazamiento metasomático. Nuestra campaña de colección de muestras de roca en campo la efectuamos gracias al apoyo y en compañía de los colegas que apoyan la primer hipótesis.
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Un segundo objetivo derivado de nuestros estudios es el uso de los parámetros magnéticos medidos de las rocas colectadas, para establecer las condiciones iniciales del proceso de modelado de las anomalías magnéticas asociadas. Esta consideración permite disminuir enormemente la incertidumbre implícita en dicho proceso, que aunado a consideraciones de tipo geológico sobre la hipótesis de formación del yacimiento, resulta en un modelo con un alto grado de factibilidad geológica. Esto significa que la probabilidad de que existan los cuerpos propuestos como fuente de dichas anomalías es muy alta.
Finalmente es importante establecer claramente que esto tiene implicaciones económicas importantes para las guías de explotación de un yacimiento y/o exploración en áreas circunvecinas para localizar otros más.
2. Breve bosquejo del hierro y su historia
El fierro (Fe) no sólo es el metal más importante de la naturaleza que nos rodea, sino también la base de la civilización y de la industria, un arma de guerra y de trabajo pacífico. Es difícil encontrar en toda la Tabla de Mendeleyev otro elemento que se halle tan ligado con el pasado, presente y futuro de la humanidad. Con palabras admirables habló del hierro uno de los primeros mineralogistas de la Roma antigua, Plinio el Viejo, que pereció en el año 79 de nuestra era durante la erupción del Vesubio asfixiado por el polvo y cenizas vomitadas por el volcán. Escribió Plinio: "Las minas de hierro hicieron don al hombre del arma más excelente y más perversa. Ya que con ella hendimos la tierra, plantamos las matas, labramos los campos de las feraces huertas y, podando las viñas silvestres con uva, las hacemos retoñar cada año. Con esta arma construimos casas, demolemos las piedras y empleamos el hierro en usos análogos. Pero con ese mismo hierro hacemos la pelea, la lucha y el pillaje; y le utilizamos no sólo de cerca, sino también lanzándolo alado a lo lejos, ya desde troneras, con las vigorosas manos, bien en forma de flechas emplumadas. En mi opinión, este es el artificio más depravado del ingenio humano. Pues para que la muerte alcance más pronto al hombre, la hicimos alada, dotamos de plumas al hierro. De todo lo cual hay que adjudicarle la culpa al hombre y no a la naturaleza".
La lucha por el hierro transcurre a través de toda la historia de la humanidad, iniciándose en los siglos IV y III antes de nuestra era, cuando por primera vez aprendió el hombre a dominar y manejar este metal.
Expedición a la cordillera de los Andes
Es posible que al principio se limitara a recoger las piedras caídas del cielo, los meteoritos, y de ellos elaboró utensilios tal como fue el caso con los Aztecas de México, los indios de América del Norte, los esquimales de Groenlandia y los habitantes del Cercano Oriente. No en vano existe una antigua leyenda árabe en la que se dice que el hierro es de origen celestial.
Solamente a partir del primer milenio de nuestra era, el hombre aprendió a fundir los minerales de hierro, y la edad de bronce fue reemplazada por la de hierro que se mantiene hasta nuestros días en la historia de la civilización.
En la compleja vida histórica de los pueblos, la lucha por el hierro, lo mismo que por el oro, jugó siempre un papel preponderante; pero un verdadero dominio de este metal no se logró sino hasta comienzos del siglo XIX; y de forma gradual el hierro fue convirtiéndose en el metal más importante de la industria. En el proceso de desarrollo de la metalurgia, los viejos hornos de tipo artesano fueron reemplazados por los altos hornos y junto a ellos se erigieron grandiosas fábricas metalúrgicas con capacidad de producción de miles de toneladas.
Los yacimientos de minerales de hierro han llegado a ser la riqueza funda- mental de muchos países. Las enormes reservas de hierro de Lorena, que se valoraban en varios miles de millones de toneladas, han sido la causa de numerosas luchas entre capitalistas. Sabemos cómo en la década de los 70 del siglo antepasado, Francia y Alemania se disputaron la posesión de las riquezas minerales de la cuenca del Rin.
Sabemos sobre los episodios de lucha entre Inglaterra y Alemania por poseer Kirunavara, ese yacimiento maravilloso de la Suecia polar, que produce al año hasta 10 millones de toneladas de magnífico mineral de hierro. Sabemos también, cómo fueron descubriéndose poco a poco las riquezas de hierro en Rusia, cómo comenzó su explotación, primero en Krivói Rog, en los Urales y, finalmente, en los yacimientos de la Anomalía de Kursk.
De forma general, los yacimientos constituyen una formidable base para la industria suministrándo el hierro necesario para la producción de vías de ferrocarril, construcción de puentes, locomotoras, maquinaria agrícola y otros útiles destinados al trabajo pacífico. Los índices de crecimiento de la producción de hierro fundido y de acero alcanzan en la actualidad muchos millones de toneladas anuales.
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Con frecuencia, el hierro y el acero ordinario son substituidos por nuevas clases de acero de alta calidad. Con objeto de fortalecer ciertas propiedades del metal, concediéndole mayor dureza, resistencia y estabilidad, se adicionan a las aleaciones en cantidades de décimas por ciento, algunos metales como el cromo, níquel, vanadio, wolframio y niobio.
En los altos hornos, en la fundición de acero, se decide una de las tareas más importantes de la humanidad en su lucha por el hierro: mejorar las cualidades del metal y descubrir nuevas reacciones químicas (aleaciones). El hierro, por decirlo así, se escapa de las manos del hombre; este metal no es el oro que se acumula y conserva en las cajas de caudales y en los bancos, y sólo una parte insignificante del mismo se pierde, se dispersa.
El hierro es inestable en la superficie de la Tierra, en las condiciones que nos rodean. Todos sabemos con qué facilidad se oxida recubriéndose de una capa de herrumbre. Basta con exponer cierto tiempo a la acción del aire un trozo de hierro mojado, para ver cómo aparecen rápidamente manchas de óxido en su superficie. Si no se pintan los tejados de hierro con pintura de aceite, al cabo de un año la herrumbre originaría en ellos agujeros enormes. En las excavaciones antiguas hallamos utensilios de hierro convertidos en óxidos hidratados de color pardo; las lanzas, flechas, corazas, todo se corroe, subordinándose a la ley química que rige los procesos de oxidación del hierro por la acción del oxígeno contenido en el aire. Una cuestión de capital importancia para la humanidad es preservar al hierro contra la corrosión.
Recientemente se han celebrado congresos científicos, donde los geólogos, al calcular las reservas existentes de minerales de hierro, señalaron la posible escasez en el futuro cercano de este metal y pronosticaron que en pocos años se agotarían los yacimientos mundiales y la humanidad debería sustituir este metal por otro. Sin embargo, los geocientíficos continúan descubriendo nuevos y mayores yacimientos de hierro.
El hierro es uno de los elementos más importantes del universo. Sus líneas espectrales características se observan en todos los cuerpos cósmicos y brillan en la atmósfera de las estrellas incandescentes; vemos los átomos de hierro moviéndose sin cesar en la superficie del Sol; estos átomos caen durante todo el año sobre la Tierra en forma de polvo cósmico, o en forma de meteoritos, que forman grandes masas de hierro nativo procedentes del espacio cósmico. Los
Expedición a la cordillera de los Andes geofísicos aseguran que el centro de la Tierra está constituido de masas de hierro- níquel y que nuestra corteza terrestre consiste en una costra de óxido, semejante a la escoria vítrea que emana en los altos hornos durante el proceso de fundición del hierro.
Entretanto, los geoquímicos van descubriendo, paso a paso, la historia del hierro. Dicen incluso que la corteza terrestre contiene un 4.5% de hierro, que a excepción del aluminio, el hierro es el metal más abundante en la naturaleza. Se sabe que este elemento interviene en la composición de las masas que forman el manto de la Tierra.
En las rocas graníticas quedan cantidades relativamente pequeñas de hierro, como lo demuestran sus coloraciones blancas, rosa y verde de tonos claros. Pero en la superficie terrestre se acumulan, debido a reacciones químicas complejas, enormes reservas de minerales férricos. Unos minerales se forman en los subtrópicos, en donde los períodos de lluvias tropicales alternan durante los calurosos días de sol del verano. En estos lugares, la parte soluble de las rocas es acarreada por las aguas, originando grandes depósitos sedimentarios, costras minerales de aluminio y hierro.
Sabemos cómo durante la primavera llega hasta los lagos de los países nórdicos, enormes cantidades de hierro, procedentes de la erosión de diversas rocas, arrastrado por las aguas impetuosas de deshielo que contienen materias orgánicas; depositado en el fondo de los lagos, a donde afluyen estas aguas, se sedimentan granos apelmazados o concreciones enteras de hierro, en cuya formación intervienen bacterias especiales. Así, en el transcurso de la larga historia geológica de la Tierra, fueron depositándose concentraciones de min- eral de hierro en los pantanos y en las profundidades del mar; y no hay duda de que en muchos casos, la vida vegetal y animal influyó en el proceso de formación de estos yacimientos.
La "peregrinación" del hierro por la superficie terrestre se verifica sin interrupción. Verdad es que en el agua del mar se acumula en cantidades pequeñas, por lo que se acostumbra a decir que esta agua prácticamente no contiene hierro. Sin embargo, en condiciones especiales, excepcionales, en el mar y en los golfos poco profundos se depositan sedimentos ferruginosos, yacimientos de mineral de hierro, que se observan en varias formaciones sedimentarias antiguas. De esta manera, se originaron los notables yacimientos de este metal en Ucrania
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(cerca de Jopior), en Kerch y en los Urales (junto a Aiat). Por la superficie terrestre, a través de arroyos, ríos, lagos y pantanos, por todas partes "viaja" el hierro; y las plantas se alimentan de este importante elemento químico, sin el cual la vida vegetal no podría existir.
Si privamos de hierro un tiesto con flores, veremos que éstas pronto pierden su colorido y aroma, las hojas se ponen amarillas y comienzan a secarse. La clorofila vivificante, que crea esta fuerza de las células vivas, que extrae el carbono del anhídrido carbónico y entrega el oxígeno al aire, no podría existir sin el hierro, puesto que la presencia en ella de este elemento, es una condición indispensable para su formación.
Así, de esta forma, en las plantas, en los organismos vivos se verifica el ciclo del hierro en la Tierra, y los glóbulos rojos de la sangre humana constituyen una de las etapas finales en la "peregrinación" de este metal, sin el cual no existiría la vida.
3. Principales óxidos minerales
Entre los elementos de la corteza terrestre, el hierro se ubica en el cuarto lugar en orden de abundancia, constituyendo cerca del cinco por ciento del total. Gran parte de esta tremenda cantidad está concentrada en media docena de minerales formadores de roca dispersos entre millones de kilómetros cúbicos de roca que son usualmente bastante inaccesibles. Actualmente, de los casi trescientos minerales portadores de hierro, sólo la hematina, magnetita, goetita y siderita contienen porcentajes de hierro suficientemente abundantes para ser considerados como yacimientos económicos.
Cerca de la superficie terrestre sólo se encuentran dos tipos de hierro metálico natural: 1) Debido a su gran afinidad con otros elementos, particularmente el oxígeno, el hierro terrestre forma compuestos originando muchos minerales de hierro. Sólo en circunstancias particulares no muy usuales se libera de los elementos con los que está combinado para formar hierro terrestre nativo. Este tipo de hierro es de gran rareza y sólo es posible encontrarlo en unas cuantas localidades, donde lavas ricas en hierro se han emplazado cubriendo bosques causando que el material carbonáceo asimilado ocasione la reducción del hierro; 2) De mucha mayor distribución, pero no menos rareza, son los meteoritos ricos en hierro que ocasionalmente caen en la superficie terrestre.
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Figura 2. Hierro nativo. En la Gran Pirámide de Giza, Egipto, los arqueólogos han encontrado objetos de hierro que datan del tiempo de la construcción, hace cinco mil años. Algunos arqueólogos han interpretado esos descubrimientos como una primer era de la industria del hierro en Egipto; y ninguno de los artefactos descubiertos ha sido de origen meteorítico. Todos los meteoritos de hierro contienen aproximadamente del cinco al veinticinco por ciento de níquel, mientras que el hierro extraído de las menas terrestres no contiene níquel. La presencia de este mineral es suficiente para definir hierro de origen externo. El más célebre descubrimiento de hierro meteorítico es el del Cañón del Diablo (también llamado Meteor o Barrington Crater) en Arizona.
Figura 3. La roca mágica (magnetita, que atrae el hierro, Fig 3a-b).
A pesar de que no da el nombre, Teofrasto, en su trabajo ‘Sobre Rocas’, el primer tratado sistemático sobre minerales que ha sobrevivido, describe “la roca que atrae hierro” y la relaciona al ámbar que también tiene el poder de atracción. Ésta es indudablemente la primer mención relativa a las fuerzas electrostáticas y magnéticas. Platón, refiriéndose a la misma roca de hierro, la llama “la roca Heraclión”, lo cual implica que la variedad de magnetita llamada “lodestone” se
L. M. Alva Valdivia conoció un poco antes del 400 A. C. Otros investigadores asignan el origen del nombre (magnetita) al distrito de Magnesia, en las orillas de Macedonia. A principios del siglo XIX el mineral se conoció en Inglaterra y en los Estados Unidos como magneto natural, o magneto. Sólo hasta 1845 se le conoció como magnetita.
Como el hierro, la magnetita es atraída por un magneto, pero existe una variedad bastante rara que son en sí magnetos naturales. Esta variedad es la conocida como “lodestone” (Fig. 3c), que en su tiempo suscitó las más asombrosas maravillas y especulaciones de nuestros ancestros. Thomas Nichols en su Lapidary or Precious Stones, en 1652 dice, “El cuarto tipo es una roca negra con carga femenina” refiriéndose a que la magnetita no posee el poder de atracción, pero sí es atraída. Nichols también describe un material azuloso con propiedades magnéticas, que actualmente conocemos como magemita, una sustancia que tiene la composición química de la hematita, pero con la estructura interna cristalina de la magnetita y con eso, la capacidad magnética de la magnetita.
La causa del magnetismo es tanto composicional como estructural. Para ser un magneto, un material debe contener uno o más de un grupo de elementos que incluyen hierro, níquel y cobalto. Además, los átomos del elemento magnético deben estar orientados paralelos de modo que cada pequeño momento átomico sume su efecto al de sus vecinos. Si la orientación paralela no se satisface, un material conteniendo esos elementos puede no ser atraído por un magneto, pero al ponerlo bajo el efecto de un campo magnético fuerte puede ocasionar la orientación necesaria.
Ambos, Teofrasto y Plinio describieron una roca, haematitis, rojo-sangre en color (de aquí su nombre) y sólida en textura, que consideraron una gema adecuada para elaborar sellos, anillos y amuletos. Algunas veces presenta un brillo metálico brillante, con el color del polvo, o raya, café-rojizo, algunas veces llamado rojo Indio, que fue un pigmento usado para pintar las cabañas, carros de ferrocarril y todas las aplicaciones donde se deseaba un color barato y excepcionalmente durable. La hematita mezclada con grasa animal da el tono rojizo de las pinturas de animales del Paleolítico encontradas por ejemplo en las cuevas de los Pirineos. Esto mismo, aparentemente fue aplicado en las paredes de las tumbas egipcias, donde su color es tan fresco como lo fue hace miles de años. También se aplicaba a la decoración de cara y cuerpo, actividad que aún se
Expedición a la cordillera de los Andes mantiene en el rojo de muchas mejillas femeninas. Otra aplicación de la hematita finamente molida, que aún no tiene rival, es como un agente de pulido fino para metales y lentes ópticos. Los cristales de hematita se pueden formar en cavidades, como en la Isla de Elba o en las cuevas de cristal del macizo de St. Gotthard en Suiza; o puede aparecer junto con cuarzo, barita y fluorita como en las minas de Cumberland, Inglaterra y en las provincias de Minas Gerais de Brasil. Otro tipo de hematita, de forma botroidal y/o reniforme (Fig. 4b) y de textura superficial sedosa se encuentra también en Cumberland y es celosamente deseada por los coleccionistas.
Figura 4a - e. Hematita.
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La hematita es usualmente terrosa y ocre cuando se deposita en condiciones sedimentarias, pero cuando cristaliza bajo las altas temperaturas y presiones que prevalecen a profundidad en el interior de la Tierra, puede formar placas cristalinas brillantes. En las rocas que muestran delgadas placas paralelas se denominan de tipo esquistoso. A causa de que las placas son como espejos, esta variedad es llamada especularita o hematita especular (del latín speculum, espejo: (Fig. 4d).
Algunas veces se encuentran cristales octaedrales que semejan magnetita, pero que no son magnéticos y que además poseen la característica raya rojiza de la hematita. Esos cristales, llamados martita, son seudomorfos de hematita a partir de magnetita, esto es, fueron cristales de magnetita que por alteración química cambiaron a hematita sin cambiar su forma externa. La martita es un mineral importante en unas cuantas localidades, tal como Star Lake en las Adirondacks de Nueva York, Magnetogorsk en las Montañas Urales, y en Cerro de Mercado en la Sierra Madre Occidental.
El nombre limonita, inicialmente usado indiscriminadamente para mucho de lo que ahora es llamado goetita, está ahora adecuadamente restringido a mezclas minerales impuras, no-cristalinas y terrosas (Fig. 5 d-e). Estas contienen frecuentemente goetita como constituyente principal, pero también incluyen otros, menos bien definidos óxidos de hierro hidratados, sílice, manganeso y otras impurezas. Un espécimen bien cristalizado es siempre identificado como goetita. Estos dos minerales, como la hematina, son pigmentos naturales que dan a las rocas y minerales donde ellos se encuentran colores amarillos y cafés. La expresión superficial de muchos de estos cuerpos de mena es una corteza polvorienta de goetita y limonita, llamada sombrero (gossan), formada como resultado del intemperismo de minerales de hierro, particularmente sulfuros de hierro como la pirita.
La goetita, como la hematita, forma agregados sedosos con superficies reniformes, mostrando frecuentemente un hermoso color bandeado concéntrico entre sombras de amarillo y café (Fig. 5a-b). Los mejores cristales provienen de Pribram,v República Checa.
Algunos pequeños, pero bien formados cristales de goetita se encuentran finamente sobre cristales de cuarzo o calcita cubriendo cavidades formadas por solución y depositación debido a aguas circulantes en areniscas y calizas.
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Figura 5. Goetita y limonita.
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Existen además algunos otros (menos abundantes) óxidos de hierro como la siderita, la pirita, la marcasita y la pirrotita.
4. Menas de hierro
Las menas de hierro son compuestos oxidados donde el hierro está íntimamente ligado al oxígeno por intensas fuerzas eléctricas que deben romperse para liberar el metal. Esta operación, llamada reducción, se realiza en un alto horno que requiere una gran cantidad de energía (Fig. 6b). Entonces además del mineral (generalmente en forma de pellet, Fig 6a), es necesario tener combus- tible como carbón o coque, y un fundente como la caliza. El horno es cargado con esos ingredientes en las proporciones adecuadas y el combustible encendido hasta llevar la mezcla a altas temperaturas. Bajo esas condiciones, el hierro es liberado del oxígeno y llega a fundirse mientras que la caliza se combina con las impurezas, usualmente sílice, para formar un fluido fundido. La desaparición de los bosques puede considerablemente atribuirse a las vastas cantidades de madera o carbón necesarias para la manufactura del hierro. En Inglaterra, y hasta el siglo XVIII, se usó coque como combustible emergente a gran escala.
Figura 6a. Mineral en forma de pellet.
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Figura 6b. Alto horno.
La figura 7 muestra una panorámica de uno de los tajos en la mina de El Laco, dibujándose al fondo el pico del volcán. En la parte baja se muestra un acercamiento a estos afloramientos donde puede observarse claramente la forma octaédrica de los cristales de magnetita.
La magnetita es un mineral muy abundante que se encuentra comúnmente en pequeños cristales dispersos en las rocas ígneas y metamórficas. La cantidad total de magnetita es tremenda y algunas veces es uno de los primeros minerales en cristalizar a partir de un magma en enfriamiento, y con su densidad mucho mayor permite posicionarse lentamente y acumularse en el fondo de la cámara magmática. En algunos magmas, la ilmenita y la magnetita cristalizan al mismo tiempo y la acumulación es una mezcla de ambos minerales. Este proceso de segregación magmática ha sucedido en muchas partes del mundo para formar depósitos económicos de mineral de hierro. Los más grandes de éstos están en el norte de Suecia, destacándose el de Kiruna.
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Figura 7. Menas de magnetita (El Laco).
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En esta tierra de sol de medianoche, bastante arriba del círculo ártico, se encuentran las dos montañas de Kiruna. La mayor, Kirunavaara, está separada por un lago de Luassavaara. Aquí, la mena es magnetita con pequeñas cantidades de apatita como impurezas diseminadas. Se presentan como cuerpos tabulares parecidos a ‘sills’ esencialmente de magnetita pura que se presume fueron inyectados como un líquido a lo largo del contacto entre dos cuerpos ígneos; solidificándose en el lugar. La explotación de este yacimiento se inició en 1903. Actualmente, en muchas partes del globo se han encontrado nuevos depósitos de magnetita a profundidad, localizados por medio de un magnetómetro, que es un instrumento que permite detectar diferencias mínimas en el campo magnético de las rocas debido fundamentalmente a la magnetita. Entonces, una región con valores máximos (alto) de una “anomalía magnética” sugiere la presencia de un cuerpo de magnetita enterrado.
Menas de ilmenita
La ilmenita es un óxido que contiene hierro y titanio, y toma su nombre de las montañas Ilmen de Rusia. Es un mineral color negro y duro, frecuentemente confundido con la magnetita ya que se encuentra en depósitos similares formados bajo las mismas condiciones; éste sin embargo, es no magnético. En efecto, los dos minerales frecuentemente cristalizan juntos en agregados íntimos. De la ilmenita se deriva el dióxido de titanio, que se usa ampliamente como un pigmento en la pintura blanca, pero más importante, como el principal mineral del metal titanio.
El titanio es un metal moderno, sesenta por ciento más pesado que el aluminio, pero es también mucho más fuerte estructuralmente. Además, tiene un punto de fusión de 1800° C y es más resistente a la corrosión que el acero inoxidable.
Menas de hematita
Si tuviéramos que seleccionar un mineral como el más importante para nuestra civilización industrial, debería ser la hematita. No obstante contiene un poco menos hierro que la magnetita; su vasta presencia en enormes depósitos mineros la hace el mineral más importante bajo la perspectiva de la explotación del hierro.
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Los más vastos depósitos son de origen sedimentario, formados donde gran parte del hierro liberado por el intemperismo de los minerales que forman las rocas es disuelto en las aguas superficiales alcanzando eventualmente el mar. Hay indicaciones que gran parte de este hierro se ha depositado en aguas someras, algunas veces cubriendo cientos de kilómetros cuadrados, en forma de hematita o goetita. La mayoría de estos depósitos sedimentarios de hierro están asociados a las rocas más viejas, del Precámbrico, indicando que este proceso ha estado sucediendo a través del tiempo geológico. Algunos de estos depósitos han sido metamorfizados, como en Brasil y Michigan; la recristalización convirtió la hematita roja en un agregado de micas negras llamada, como mencionamos antes, especularita. En menas más recientes como Clinton, Alabama, el carácter marino está indicado por los fósiles contenidos en las capas de hierro. Muchas de estas menas se encuentran en todos los continentes y muchas más se han ido descubriendo con refinadas técnicas de prospección geofísica en las partes más remotas del mundo.
Menas de limonita y goetita
Como se mencionó antes, el intemperismo ocasiona que la mayor parte del hierro sea transportado en solución llegando finalmente a depositarse en el mar, el resto (menor parte) llega a los pantanos. Aquí, en aguas estancadas, el hierro puede oxidarse en una película superficial iridiscente que con la ayuda de bacterias es llevado al fondo. De esta forma se forman los depósitos de goetita-limonita llamados “menas de hierro de pantano”. Fue este tipo de mena la que se usó, de los pantanos Saugus, Massachussets, en los 1640’s para producir el hierro en el Nuevo Mundo.
Estas reacciones químicas también suceden en condiciones tropical a subtropicales durante el intemperismo de la roca. En lugar de ser transportado en solución, el hierro forma óxidos hidratados insolubles y permanece en superficie mientras que otros elementos de la roca son removidos. El aluminio reacciona en forma parecida al hierro. Grandes áreas de la superficie terrestre en regiones tropicales están cubiertas por óxidos de esos dos elementos, formando los depósitos lateríticos. Si la roca original es rica en aluminio, la laterita es bauxita, pero si ésta es rica en hierro, entonces la concentración superficial es de goetita-limonita. En Mayarí y Moa, Cuba, hay extensas menas de hierro de este
Expedición a la cordillera de los Andes tipo formadas a partir del intemperismo de una serpentinita rica en hierro. El proceso de producción de estas menas, parte químico y parte bioquímico, ha producido grandes tonelajes del llamado “menas de hierro café”. Los depósitos más notables de goetita son los del tipo minette de Alsacia-Lorraine y Luxemburgo. Estos depósitos, con reservas estimadas de cinco billones de toneladas, se encuentran cerca de la frontera entre Francia y Alemania y han contribuido tanto a la prosperidad industrial de ambos países, como a los fuertes conflictos durante el último siglo.
Algunos otros depósitos de mucho menor tonelaje son los de siderita y pirita, generalmente no lo suficientemente grandes para ser económicamente explotables.
5. Expedición a la cordillera de los Andes
Mi primer contacto en Chile fue en 1997 con el Dr. Waldo Vivallo (Jefe del Departamento de Geología del Servicio Geológico Chileno) gracias a varios amigos colegas paleomagnetistas sudamericanos, a quienes inquirí sobre gente que trabajara en yacimientos ferríferos en Chile. Con el Dr. Vivallo hice mi primer visita a un yacimiento de hierro chileno (El Romeral) en 1998, con el apoyo del Instituto Panamericano de Geografía e Historia. Durante esa visita conocí al Dr. Fernando Henríquez de la Universidad de Chile, con quién y junto con su equipo de trabajo el Dr. Jan Nyström (Curador del Museo de Historia Natural de Estocolmo, Suecia) y el Dr. Richard Naslund (Jefe del Departamento de Geología de la Universidad de Binghamton de Nueva York) hemos estado colaborando durante los últimos tres años (2000-2002) en estudios tanto en yacimientos ferríferos en México como en Chile, incluida la campaña en El Laco.
La planeación del trabajo de campo en El Laco la realizó el Dr. Henríquez, quien es muy meticuloso (con los detalles). Su experiencia de varias campañas anteriores de trabajo en ese lugar, claramente hacen que esa minuciosidad sea necesaria, pues cualquier error por ejemplo en los tiempos de estancia y/o grado de actividad física en cada etapa de ascenso es crucial para el éxito o también el posible fracaso de la campaña completa.
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Fase I. Transporte
Día 1. Un largo vuelo, de unas 9 horas desde la ciudad de México a Santiago, efectuado durante la noche del primer al segundo día (Juan Morales, afable estudiante de doctorado, fue mi acompañante, pues el estaba interesado en el muestreo de la Formación La Negra, que efectuamos en la etapa final de nuestra campaña en Chile). Afortunadamente el vuelo llega muy temprano a Santiago, por lo que dispusimos del resto del día para contactar al Dr. Henríquez y resto del grupo y conversar sobre la expedición, afinar detalles, hacer una breve visita al Centro Histórico y tomar un justo descanso.
Al día siguiente (tercero desde la partida), salimos vía aérea muy temprano de Santiago a Calama en un viaje corto de aproximadamente dos horas, lugar donde se rentó un vehículo adecuado a nuestras necesidades. Además, puesto que este era el último lugar (pequeña ciudad) conveniente, se efectuaron las compras de los víveres para la estancia en El Laco.
Aquí me gustaría incluir algunos datos interesantes de esta zona turística que coincide con la II Región Chilena, de 125 300 km2 y donde se encuentra la mayor anchura del país de 380 km entre Punta Angamos y los nevados de Poquis. Además, en cerro Zapaleri se encuentra el límite entre Chile, Argentina y Bo- livia. En el área central se encuentra el famoso desierto de Atacama, el más árido del mundo. Los picos y volcanes de la cordillera de los Andes sobrepasan los 6000 m, para disminuir hacia la costa en el cerro Vicuña Mackenna unos 3114 m (Fig. 8). En esta zona también se encuentra la mayor productora de cobre del mundo, La Escondida. Además de otras enormes minas, como: Chuquicamata, El Abra, y Rodomiro Tomic (el depósito de litio más grande en el Salar de Atacama), y María Elena, la mayor industria de salitre y yodo.
Figura 8. Perfil geomórfico W-E en el centro-norte de Chile.
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La morfología de la región presenta siete rasgos fisiográficos bien definidos (ver perfil W-E en Fig. 8):
1) Plataforma Litoral, formada por la erosión de la Cordillera de la Costa. La mayor población de la zona (Antofagasta: el que esconde cobre) está concentrada en esta plataforma litoral;
2) Cordillera de la Costa, es alta, ancha y paralela a la costa. Hacia el océano es abrupta y en constante desmembramiento y erosión. Al oriente se presenta redondeada y de menor altura relativa, debido a la gruesa capa de sedimento acumulado en el llano central. Un ejemplo de ésta es la Formación La Negra, que es una secuencia de flujos de lava de edad Cretácica, donde se colectaron muestras en la etapa final de nuestra visita (para parte de la tesis doctoral de Juan);
3) Llano Central, es una depresión invadida por la erosión proveniente de los Andes, encerrada por una barrera de la Cordillera de la Costa. Su altitud fluctúa entre los 1200 y 2000 m, con suave pendiente de oriente a poniente, corresponde al llamado desierto de Atacama;
4) Cordillera de Domeyko, es un cordón desmembrado de la Cordillera de los Andes paralelo y al oriente de ella. En ésta se encuentran Chuquicamata y La Escondida;
5) Depresión Andina, es la depresión geológica entre las cordilleras de Domeyko y de los Andes, sin salida de aguas, hacia donde escurren las nieves andinas formando lagos que por evaporación generan los salares. La depresión andina se prolonga desde Copiapó, pasando por el salar de Atacama, Chiu Chiu, los salares de Ascotán, para continuar en Bolivia en el gran salar de Uyuni y el lago Poopo. El Salar de Atacama, el mayor de Chile y gran depósito de sales de litio, potasio y bórax, aparece interrumpido al sur por los cerros de Lila, y al norte por una poderosa intrusión volcánica. En esta área habita una población dispersa, dedicada a la agricultura y el pastoreo, aprovechando las vertientes que brotan en el piedemonte;
6) Andes y Puna, las más altas cumbres cubiertas de nieve y con volcanismo antiguo, que colmó de cenizas y escoria la separación entre los cerros, generando
L. M. Alva Valdivia una planicie sobre los 4000 m llamada Puna. Las aguas se filtran sin dejar huella en el suelo poroso, arrastrando las sales de origen volcánico y apareciendo como vertientes en el piedemonte, en las riberas de los salares. La Puna es desértica y deshabitada, y guarda los principales yacimientos de azufre;
7) El río Loa, es el único cauce de la zona que llega al mar, después de recorrer 430 km, aprovechando sucesivas fallas geológicas para terminar en la misma latitud donde nace.
Calama (brote), es capital de la provincia de El Loa y tiene una población aproximada de 120 000 habitantes y una altitud de 2250 m. Su auge lo debe a las grandes minas de cobre, destacando Chuquicamata y Rodomiro Tomic, así como a las diversas industrias y talleres metalmecánicos y de comercio que sirven a la minería de azufre y bórax de la frontera, así como a la naciente minería del salar de Atacama.
Rodeado de tierras agrícolas regadas, Calama es el oasis más extenso de toda la precordillera. Situado en una intersección del Camino del Inca en que se topan las rutas de Cobija a Potosí y de Arequipa a Copiapó, fue un asentamiento pobre y de escasa población al momento en que llegaron Diego de Almagro y Pedro de Valdivia. El centro prehispánico estaba en Chiu Chiu (Atacama la Chica), pues el salobre río Salado contaminaba las tierras río abajo, permitiendo sólo la producción de pastizales para el ganado.
Prosiguiendo la narración, y después de la adquisición de lo necesario para nuestra estancia en los Andes, continuamos el viaje hacia San Pedro de Atacama utilizando toda la tarde del mismo día (3º). Este es el camino de acceso al mayor salar de Chile, donde se encuentra San Pedro de Atacama, el oasis más poblado en tiempos prehispánicos y centro administrativo de la región durante la colonia (Fig. 9). Es un tramo de 98 km pavimentados, que cruza aproximadamente en el km 58 el desolado Llano de la Paciencia y, más adelante trepa por la Cordillera de la Sal, la que ofrece un asombroso espectáculo de cerros con inusitadas formas y brillos minerales. Geológicamente es un fondo de lago emergido, donde las capas de sedimentos horizontales en el lago han adquirido distintas posiciones por efectos de plegamiento de la corteza. Como es material blando, la erosión del agua y el viento produce estas extraordinarias crestas filosas que semejan dinosaurios.
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Figura 9. San Pedro Atacama y alrededores.
Pasando la Cordillera de la Sal el camino desciende hacia el gran Salar de Atacama, el cual es posible observar en la última bajada, en conjunto con el imponente volcán Licancabur al fondo, y a los pies, todos los ayos u oasis que forman San Pedro Atacama. Un poco más adelante se cruza el Valle de la Muerte, de color rojizo y manchones blancos con curiosas formas erosionadas. Unos 15 km antes de llegar a San Pedro, tomamos el antiguo camino a Calama que cruza el Valle de la Luna (Fig. 10), considerado Santuario de la Naturaleza y que está
L. M. Alva Valdivia formado por una pequeña depresión de 500 m de diámetro, con suelo salino y rodeado de impresionantes cerros, pequeños y de finas crestas. Sus formaciones muestran una profunda transformación de la corteza terrestre, ocurrida por plegamientos sucesivos del fondo de un antiguo lago de aguas bajas que, al elevarse, generaron la cordillera de la sal. Presenta distintas estratificaciones y afloramientos salinos que parecen contornos escultóricos, como dicen allá: Las Tres Marías y el Anfiteatro, además de varias cavernas. En los alrededores de este lugar, hay una pequeña mina abandonada donde se pueden encontrar trozos de sal gema, preciosos cristales de sal de gran tamaño y absolutamente transparentes, formados por cristalización a altas presiones en ambientes sin humedad. En el km 98 estamos en la plaza de San Pedro Atacama (Pato Negro), con una población aproximada de 1500 habitantes y una altitud de 2438 m (arribamos en la tarde del tercer día). Está considerada como la Capital Arqueológica de Chile y fue declarada Zona Típica.
Figura 10. Valle de la Luna.
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El pueblo fue el principal centro de la cultura Atacameña, es pequeño y tiene angostas callejuelas. Las construcciones son de adobe. Destaca la Iglesia de San Pedro (Fig. 11) como la más grande y bella de la región, ubicada junto a una hermosa plaza empedrada, donde se erigen añosos pimientos, cercada por un muro de adobe reconstruido en 1978, con tres puertas de piedra en forma de arco. El Museo Arqueológico del Padre Le Paige es otro lugar que vale la pena visitar. El Padre Gustavo Le Paige fue un misionero Belga que se hizo cargo de la parroquia en 1955 e inició la portentosa colección de objetos indígenas y un estudio de arqueología andina, que formó las bases del museo creados bajo auspicios de la Universidad del Norte. Este poblado cuenta con todos los servicios, como hospital, correos, teléfono, fax, aduana, estación de gasolina, casa de cambio, oficina de información turística, y una amplia variedad de lugares para hospedarse. Hay también aquí la Feria de la Artesanía, que más bien es un mercado donde se pueden adquirir desde un charango (el cual compré sin pensarlo dos veces, claro, muy barato) hasta artefactos de madera, cuero, ropas de al- paca, e innumerables objetos artesanales de la región. El Dr. Henríquez escogió, si mal no recuerdo, la Hostería San Pedro para pasar la noche. Lugar bastante confortable y con excelente comida en su restaurante.
Figura 11. Iglesia de San Pedro.
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El cuarto día saliendo de San Pedro Atacama, finalmente llegaríamos al campamento de la mina El Laco, que se encuentra en el camino de San Pedro hacia las lagunas altiplánicas y en dirección al Paso Sico (lugar de entrada a Argentina).
Salimos de San Pedro de Atacama (km 0) por el camino a Toconao. En el km 4 hacia la derecha a unos cuantos kilómetros se encuentra el Centro de Información Ambiental De la Reserva Nacional de los Flamencos, la que comprende una superficie de 73 986 hectáreas divididas en siete sectores, tres ubicadas en el altiplano, una en la cordillera de la Sal y tres en el salar de Atacama. El camino hacia Toconao continúa recto por una llanura con vista al imponente volcán Licancabur (Fig. 12), de cono perfecto y altura de 5916 m, que cae directo contra el salar (altitud de 2300 m) en un impresionante desnivel vertical de más de 3600 m. A los costados destaca una sucesión de majestuosos volcanes.
Figura 12. Volcán Licancabur.
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En este trayecto se observa el gran Salar de Atacama (Pato Negro, Fig. 13 a-b) de 300 000 hectáreas de superficie, que constituye el depósito salino más grande de Chile. Está formado por una depresión sin salida de aguas que recibe el río San Pedro y múltiples quebradas por las cuales se filtra agua desde la cordillera.
Figura 13. Salar de Atacama.
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Su cubierta es blanca y rugosa, manchada por el polvo del desierto. Por debajo es un gran lago –se ven esporádicas lagunas en la superficie-, de cuyas aguas salobres ha nacido la minería de sales mixtas. Posee el 40% de las reservas mundiales de litio, además de potasio, bórax y otras sales.
Su tamaño es gigantesco y el aire es de una sequedad casi absoluta, por lo que ocasionalmente es posible ver el salar de punta a punta. Al amanecer esta impresionante visibilidad crea distorsiones en la apreciación de las distancias. El gran salar ocupaba originalmente la cuenca entre las cordilleras de los Andes y de Domeyko. Luego, presiones en la superficie hicieron plegarse la corteza y se levantó la cordillera de la Sal. La cordillera de los Andes posee un intenso vulcanismo (Láscar es activo), cuyas lavas y escorias colmaron las cumbres produciendo una planicie altiplánica y bajaron también hacia el salar, cubriendo todas las fisuras de los cerros y creando un faldeo homogéneo y de pendiente suave entre el altiplano y el salar. Este material volcánico, muy permeable, permite que el agua de las nieves se filtre, las que aparecen como vertientes en el piedemonte, donde están los poblados de Toconao, Camar, Peine y Socaire entre otros.
Toconao (andar saltando por todas partes) es un oasis con unos 600 habitantes y 2474 m de altitud, cuyas aguas dulces sin contenido de arsénico, permiten que sea el único donde se cultiva toda clase de frutas, aunque no se las encuentre a la venta en el lugar. Esta pequeña aldea sólo la conocimos al pasar camino a El Laco. Muy cerca de Toconao se encuentra el sector Soncor formado por varias lagunas interconectadas, donde anida el flamenco andino. El paisaje presenta un espectáculo de costrones de sal, lagunas con sal superficial en formación y una inusitada vida animal, especialmente constituida por flamencos tipo chileno, andino y de James. Estas son aves ambientadas para vivir en aguas salobres, que se alimentan de pequeños crustáceos y algas. El caparazón de estos crustáceos provee la “carotina”, responsable del color rosado de estos animales.
Desde Toconao (km 38) se toma camino rumbo a la laguna Lejía y volcán Lascar. En el km 73 se pasa por el caserío de Tumbre, con casas y corrales de piedra adosados a una gran roca. El camino continúa subiendo muy suave en dirección al sur y pasa junto al alto volcán Lascar de 5154 m sobre el nivel del mar. No obstante parece pequeño, pues sólo resalta su hermoso cono sobre la planicie, que está a más de 4500 m de altura.
En el km 95, un monolito señala la latitud del Trópico de Capricornio. Aquí ya estamos en pleno altiplano. El suelo parece de arena, pero es roca volcánica triturada
Expedición a la cordillera de los Andes por el viento. Se ven amplias llanuras onduladas, aunque sin ningún curso de agua, pues ésta se absorbe inmediatamente en el suelo poroso. Los volcanes aparecen por todos lados como pequeños conos que se levantan sobre esta planicie. Luego viene un portezuelo y, en el km 103, se baja a la pequeña Laguna Lejía, a 4350 m de altitud y ubicada en una depresión completamente desértica. Tiene agua verde esmeralda y espuma de sales minerales flotando en la superficie. En las riberas, en noviembre, se ven enormes bandadas de flamencos que emprenden el vuelo al pasar.
Más adelante (km 158) se encuentran las lagunas de Miscanti y Miñiques (Fig. 14, 4100 - 4350 m de altitud), de intenso color azul y orillas blancas, y donde anida la escasa tagua cornuda. Sobre la extensa planicie altiplánica destacan el cerro Zapaleri, al norte, y más lejano al sur, el majestuoso Llullaillaco de 6739 m (Fig. 15), la segunda mayor altura de Chile (esta área es habitada por una gran cantidad de guanacos y vicuñas). También se pasa junto al salar de Aguas Calientes y a la laguna de Tuyajto. En el km 176, alcanzamos nuestro destino final, el campamento El Laco. En verano, muy cerca al campamento, los Carabineros (policías) realizan un control vehicular y de personas para cruzar la frontera con Argentina, que se en- cuentra a 4080 m de altitud y que está anunciada por un gran letrero, en el km 212.
Figura 14. Lagunas de Miscanti y Miñiques. L. M. Alva Valdivia
Figura 15. Volcán Llullaillaco.
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Fase II. Reconocimiento geológico y muestreo paleomagnético
Este día (quinto) lo utilizamos sólo para hacer un reconocimiento geológico general en vehículo con paradas seleccionadas por el Dr. Henríquez, pues había que adaptarse a la altura y evitar lo más posible hacer esfuerzo físico que nos pudiera ocasionar los malestares típicos del mal de montaña (principalmente mareo y vómito entre otros) llamado soroche o puna (quechua). En este reconocimiento inicial se visitaron prácticamente todas las localidades que se empezarían a muestrear durante los siguientes días (6° al 8°). Por cierto, para el amanecer del día séptimo empezó una hermosa nevada (Fig. 16), que claramente nos dificultó aun más el trabajo y nos acrecentó el insomnio por el natural aumento del frío.
Figura 16. Nevada en el campamento El Laco.
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Figura 16 b. El Pico Laco (arriba), reparando la perforadora de rocas (abajo). Expedición a la cordillera de los Andes
Sin embargo, esto no impidió que continuáramos con la búsqueda curiosa que nos había imbuido Jan desde que llegamos al campamento El Laco, y que consistía en levantarse alrededor de las cinco de la mañana para buscar la constelación del escorpión. Desafortunadamente no la vimos ni una sola vez, a pesar de que Jan insistió que según sus cálculos (él es muy aficionado a la astronomía) y mapas con la ubicación de donde nos encontrábamos, fecha y hora deberíamos verla. De cualquier modo esto se nos volvió una rutina divertida pues casi a la misma hora todos salíamos fuera de nuestras casetas, y obedecíamos a la primer urgencia de la mañana provocada por el cambio brusco de temperatura. En seguida nos reuníamos a conversar y buscar juntos.
Volviendo a cuestiones académicas, en los siguientes párrafos se mencionan datos generales sobre este yacimiento ferrífero y la descripción de algunos afloramientos de roca y mena ilustrados con fotografías captadas y descritas por el Dr. Jan Nyström. Sin embargo, para empezar me gustaría mostrar algunos de los panoramas que estaríamos contemplando (extasiados completamente) du- rante los días subsecuentes (Fig. 17).
Figura 17 a, b, c, d. Panorámicas de los Andes alrededor de El Laco.
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Figura 17 (cont.) b, c. Expedición a la cordillera de los Andes
Figura 17 (cont.) d.
La mineralización en El Laco se formó hace unos 2 millones de años, según datos de trazas de fisión en la apatita que se encuentra dentro del mineral (2.1±0.1 Ma), y otra determinación de la edad por potasio-argón efectuada en la roca andesítica hospedante tomada del flanco este del Pico Laco (parte más alta de la estructura volcánica, visible en varias fotografías) (2.0±0.3 Ma). Hay siete depósitos de hierro en el área de El Laco (Fig. 18), con un total estimado de 500 millones de toneladas en reservas.
Los depósitos de magnetita-apatita se emplazan en forma de cuerpos tabulares, masivos, como material piroclástico (en Laco Norte, Laco Sur, San Vicente Alto y San Vicente Bajo), y como diques y en complejos de vetas (Rodados Negros, Laquito, y Cristales Grandes). Según Naslund et al. (2002), las estructuras volcánicas originales y texturas están generalmente preservadas en la mena y en las rocas huésped. Además, por observaciones en superficie y de núcleos de barreno se estableció la siguiente sucesión hacia arriba en el mayor
L. M. Alva Valdivia de los depósitos (Laco Norte): lava andesítica, piroclastos de mena, lava de magnetita, una segunda unidad de piroclásticos con fragmentos de mineral masivo, y un segundo flujo de lava andesítica. Por otro lado, en la zona minada del Laco Sur, se observó una sección en la lava mineralizada y piroclastos de mena masiva localmente estratificados cortados por numerosos tubos de escape de gas en posición vertical. Las estructuras en la mena sugieren que están en la vecindad de un evento volcánico.
Figura 18a. Depósitos de hierro en El Laco.
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Figura 18b. Sección esquemática de la estructura mineralizada.
La hematita se presenta como producto de oxidación de la magnetita en la mena extrusiva y piroclástica. La hematita primaria ocurre sólo en algunos pocos lugares. La apatita es común localmente en algunas intrusiones y es una fase accesoria en las lavas de mena. Las menas tienen cantidades altamente variables de piroxenos en forma de prismas alargados, frecuentemente con ramificaciones dendríticas. El piroxeno está parcial a completamente alterado a talco, ópalo, goetita, y esmectita. Los cristales octaedrales de magnetita llenan los espacios abiertos. Los cuerpos mineralizados emplazados bajo la superficie están rodeados por delgados halos metasomáticos compuestos de piroxeno, escapolita, cuarzo y granate. El complejo volcánico incluyendo las menas están afectadas localmente por fuerte alteración hidrotermal con silicificación, desarrollo de yeso, jarosita y alunita.
Para medir las propiedades magnéticas, colectamos 110 pequeños núcleos de roca y mena en siete sitios del cuerpo mineralizado del Laco Sur y otros siete sitios en otras partes del yacimiento. El muestreo lo realizamos utilizando una perforadora portátil con motor a gasolina, que esencialmente es una motosierra adaptada para perforar las rocas. Los núcleos son orientados con un inclinómetro y un compás magnético y solar (Fig. 19). Raramente esta perforadora falla, pero como siempre sucedió en las peores condiciones por la baja temperatura principalmente, así que hubo que hacer las reparaciones in situ como decimos los paleomagos (Fig. 16b).
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Figura 19. Afloramientos de la mena en los flancos del volcán.
Hay una gran cantidad de fotografías que detallan casi todos los aspectos de yacimiento, de las cuales seleccionamos sólo algunas para ilustrar los aspectos más importantes del mismo y que se muestran en las siguientes figuras.
La Figura 20 muestra algunos ejemplos típicos de la exposición de la mena: (A) una especie de cueva de lava formado por mineral de hierro, Laco Norte; (B) fragmento columnar de magnetita, Laco Sur; (C) lapilli con cenizas mostrado en un corte de camino en el ascenso hacia el Laco Sur; (D) afloramiento super- ficial del hierro en Laco Norte, donde puede observarse la textura más bien típica de las rocas volcánicas.
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Figura 20. Acercamientos a la mena para observar los detalles.
Igualmente en el corte de un camino minero se aprecia una bomba inmersa dentro de una capa de material piroclástico y ceniza en su base (Fig. 21A). Un poco más arriba topográficamente (Fig. 21B) puede apreciarse una brecha mineralizada. En la Figura 21C se observa un área donde el mineral se presenta como ceniza sinterizada. Finalmente en la Figura 21D se muestra una parte de mena piroclástica cortada por un tubo de escape de gas, mostrando detalles como: 1) estratificación local con apatita; 2) fosfatos de hierro color azuloso a violeta; y 3) fragmentos aplanados irregulares de Fe-P-S color naranja a lo largo de un horizonte.
Algunos otros rasgos típicos se muestran en la Figura 22 como sigue: A) bloque de mena sinterizado por el calor. También hay varios fragmentos verdosos de mena piroclástica con estratificación difusa de diferente orientación.
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Las partes blancas, que originalmente fueron espacios huecos entre los fragmentos, ahora son agujas de apatita. Parece que las cavidades irregulares, que a primera vista pueden considerarse como vesículas de un flujo, son causadas por flujo de gases calientes responsables de la sinterización de la mena, ocasionando el tamaño, número y dureza características; B) Toba de mena deleznable con estratos delgados ricos en apatita. Estudios de microsonda en material similar mostraron que éste es un agregado de pequeños octaedros de magnetita y agujas euedrales de apatita, los cristales tienen pequeñas protuberancias de sílice formado durante la última actividad hidrotermal; C) Piroclastos de mena cortados por un tubo de escape de gas que muestra algunos detalles como estratificación local con apatita; D) Intrusión del mineral en la roca huésped andesítica.
Figura 21. Estructuras, texturas y otros detalles.
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Figura 22. Otros rasgos típicos de la mena.
Respecto al origen de El Laco, Nyström y Henríquez (1994) establecieron varios puntos de apoyo, entre los que destacan:
1) La estratificación aparente en la mena puede ser una estructura primaria, pero también un rasgo “tectónico”, esto es, causado por movimiento antes, du- rante o después de la consolidación de la mena. No obstante, no mucho después, puesto que los tubos de escape de gas podrían estar afectados o destruidos. La estratificación debe ser primaria si hay estratos con apatita como se ilustra en las figuras anteriores. ¿Cómo podría de otro modo sobrevivir el poroso y deleznable agregado de cristales euhedrales sin mostrar evidencias de estar formado por recristalización? Debería ser primario si ocurriera estratificación cruzada, u otro rasgo depositacional; en este sentido hay partes que muestran una mezcla de mena y unos cuantos fragmentos de roca con estratificación sindepositacional en pequeña escala. La naturaleza de la estratificación es discutible. Jan piensa a favor de un origen primario con perturbaciones locales
L. M. Alva Valdivia debidas a movimientos durante la consolidación del mineral, por las siguientes razones: a) muestras de mineral deleznable y polvoso. Si estas fueran producidas por movimientos que rompen la mena de lava, ¿cómo puede uno explicar los grandes fragmentos de roca sin fracturar que se observan incluidos? Aun asumiendo que la roca no fue alterada durante el movimiento, debería haber sido afectada por el mismo. Aun más, con alteración haciendo la roca más suave; b) no hay coincidencia probable de que la mena estratificada tenga un distinto tono verdoso debido a una delgada película de Fe-P (localmente hay también un fuerte color verde-azul-violeta). Un sublimado es consistente con un origen piroclástico, pero por qué debería el Fe-P estar asociado con la mena ‘tectonizada’?
2) Respecto a las cavidades con dendritas de magnetita paralelas, el ex- tenso desarrollo de siterización alrededor de tubos de escape de gas, así como el gran número de estos tubos demuestra que grandes cantidades de gases muy calientes estuvieron disponibles durante la consolidación de la mena (gas magmático; el agua meteórica no podría haber sido suficientemente caliente para sintetizar la mena). Se piensa que hay una relación entre el gas caliente y las grandes cavidades con las dendritas de magnetita paralelas y que no se formaron directamente a partir de un magma. Además, debía ser más fácil formar tubos de escape de gas en un depósito piroclástico con mucho más material deleznable que en un depósito formado por lava esencialmente. Otra cosa: ¿podemos esperar que los depósitos de mena y las rocas magmáticas tengan las mismas estructuras? Seguramente, los altos contenidos de volátiles y la cristalización rápida a partir de un magma supersaturado en óxidos de fierro puede generar estructuras que no se encuentran en rocas volcánicas ‘normales’, por ejemplo esas problemáticas cavidades.
De forma muy general podemos establecer que muchos depósitos muestran evidencias de haberse formado en sistemas magmáticos en evolución: algunos de ellos presentando características magmáticas muy claras, mientras que otros son más bien de carácter predominantemente hidrotermal; y otros tienen historias mucho más complicadas o afloramientos tan malos que es difícil establecer el origen, o se prestan a discusiones que prevalecen por períodos largos de tiempo, como en nuestro caso. Cualesquiera que sea el origen, siempre es trascendental conocerlo, constituyéndose en un reto científico que ocasionalmente se vuelve personal y del cual es muy importante mantener la objetividad en el análisis de nuestros resultados para llegar a feliz término en tan laboriosa tarea.
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Fase III. Descenso
Como sucede casi siempre en los descensos de las montañas, el nuestro también fue muy rápido y prácticamente por la misma ruta por donde ascendimos, sólo con una parada muy corta en San Pedro Atacama, donde aprovechamos para visitar el Museo Arquelógico del padre Le Paige. En éste se muestra la evolución de la cultura atacameña en sus once mil años de historia. Exhibe objetos de gran belleza, seleccionados de una enorme colección de piezas arqueológicas. Destacan la cerámica, las momias, los objetos de vestimenta y ornato, y tres colecciones de figuras de oro.
Ese mismo día (9°) llegamos a Calama, donde pasamos la noche para continuar al día siguiente a la ciudad de Tocopilla, no sin antes aprovechar la mañana para hacer la visita obligada a una de la minas de cobre más grandes del mundo, Chuquicamata.
Chuquicamata
Ésta es una de las minas a tajo abierto con una de las mayores producciones de cobre del mundo. La mina ha sido trabajada desde antes de la dominación Inca. En 1882 se instaló la primera faena industrial y en 1915, el 18 de mayo, se produjo la primer barra de cobre fino. Desde 1971 se dictó la nacionalización del cobre, que incluye también lo relativo a procesos, reservas y explotación. La división Chuquicamata produce anualmente sobre 600 mil toneladas de cobre fino e importantes subproductos como molibdeno y metal Doré.
El complejo minero consta de dos minas a tajo abierto: Mina Sur, la más pequeña, donde se obtiene mineral oxidado, y la mina Chuqui, la principal, que extrae mineral sulfurado. Para su fucionamiento, se cuenta con una gran central temoeléctrica en Tocopilla (con cuatro circuitos de 110 000 volts que cruzan 140 km de desierto), además de tanques acumuladores de agua y seis acueductos que traen agua potable e industrial (salobre) desde la cordillera.
Fue una visita rápida gracias a los conocidos (exalumnos) del Dr. Henríquez; sin embargo, nos enteramos que hay visitas guiadas (una por día) que pueden reservarse con anticipación, donde se les lleva a todas las secciones de la mina y se muestran los distintos procesos por los que atraviesa el mineral desde su extracción en el tajo hasta la producción de las barras del cobre fino.
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Formación La Negra
Arribamos a Tocopilla el mismo día (10°) por la tarde, donde comimos en un restaurante tipo alemán típico en esta zona. Viajando al sur, rumbo a la ciudad de Antofagasta, encontramos los primeros afloramientos de la formación La Negra en los 5 km y hasta prácticamente llegar a Antofagasta. Este viaje sirvió para hacer la selección del área a muestrear para fines de obtener análisis para una sección de la tesis de Juan, y donde trabajamos los días 11 al 13. Es digno de mención enfatizar que de un día a otro pasamos de trabajar en las alturas de los Altos Andes hasta el nivel del mar en la costa del norte chileno. La formación La Negra consiste en una numerosa secuencia (posiblemente más de 200) de flujos de lava de edad poco más de 180 millones de años, donde planeamos hacer estudios de paleointensidad del campo geomagnético, cuyos resultados ya están en proceso de publicación, pero que claramente forma parte de otra historia.
El Final
Como dicen los beisbolistas, llegamos en ‘safe’ el treceavo día al aeropuerto de Antofagasta para tomar nuestro vuelo de regreso a Santiago, con el tiempo justo para entregar el vehículo rentado y registrar nuestro equipaje. Después de dos justos días de descanso, salimos el día 15 a nuestro México lindo y querido. Así es usualmente el sufrido trabajo de muestreo para estudios paleomagnéticos, donde se refleja claramente el gran placer que nos causan nuestros quehaceres cotidianos.
Agradecimientos
Agradezco profundamente el apoyo financiero que este proyecto ha recibido en distintas etapas por: CONACYT proyecto de investigación 32756-T e Instituto Panamericano de Geografía e Historia. Igualmente a la Compañía Minera del Pacífico (Ing. Leonardo Vergara y Mario Rojo) por haber permitido el acceso y por su amabilidad y facilidades otorgadas en cuanto a infraestructura se refiere. Asimismo agradezco a todos mis amigos colegas que participaron en la campaña de muestreo, al M. en C. Juan Julio Contreras y François Graffé por la minuciosa revisión y sugerencias para mejorar el presente, y finalmente al Instituto de Geofísica de mi querida UNAM.
Expedición a la cordillera de los Andes
Referencias y Lecturas Sugeridas
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Expedición a la cordillera de los Andes: consideraciones sobre el hierro y estudio del yacimiento ferrífero El Laco, Chile es una publicación del Instituto de Geofísica, UNAM, se terminó de imprimir en el mes de octubre de 2003 en los talleres de Impretei, S.A. de C.V., Almería 17, Col. Postal 03410 México, D.F., MÉXICO La edición consta de 1000 ejemplares
Editor Técnico: François Graffé
Edición en Computadora: Freddy Godoy
Apoyo Editorial: Mónica Nava Elizabeth Morales Saúl Rojas Títulos aparecidos en esta colección:
1. Terremotos y Ondas Sísmicas 2. Sismos en la Ciudad de México y el Terremoto del 19 de Septiembre de 1985 3. Catástrofes Geológicas 4. ¿Usted también es Aristotélico? 5. De Planetas, Cometas y Naves Espaciales 6. La Contaminación del Agua Subterránea y su Transporte en Medios Porosos 7. La Ciencia, su Método y su Historia 8. Marte. El Planeta Guerrero 9. Introducción al Tratamiento Digital de Imágenes 10. Propiedades Geofísicas de la Tierra 11. El Geomagnetismo 12. La Actividad Volcánica 13. Investigaciones Geofísicas sobre Cráteres de Impacto y El Cráter de Chicxulub (Yucatán, México) 14. Expedición a la cordillera de los Andes: consideraciones sobre el hierro y estudio del yacimiento ferrífero El Laco, Chile Expedición a la Cordillera de los Andes: Consideraciones sobre el Hierro y Estudio del Yacimiento Ferrífero El Laco, Chile
Luis M. Alva Valdivia
La Tierra es el tercer planeta, el quinto más grande y el más denso en el sistema solar. Tiene aproximadamente 4.5 mil millones años de antigüedad y las rocas más viejas conocidas son de 4 mil millones años. Seguramente el hierro, ahora sabemos principal componente del núcleo terrestre, es tan antiguo como éstas. Este mineral es el que genera el campo magnético terrestre producido por corrientes de convección en el interior, que a su vez es el motor de la tectónica o movimiento de las placas litosféricas. La Tierra está dividida en varias capas que tienen composición química distinta: la corteza, el manto y el núcleo y distintos porcentajes de compuestos de hierro se encuentran en cada una de éstas. Tomada en conjunto, la composición química de la Tierra es la siguiente: 34.6% hierro, 29.5% oxígeno, 15.2% silicio, 12.7% magnesio, 2.4% níquel, 1.9% azufre y 0.05% titanio. La presencia e importancia del hierro en nuestro planeta es esencial, tanto del punto de vista científico como económico en nuestro actual mundo industrializado. En este trabajo se exponen algunas consideraciones generales sobre el hierro y se relata la expedición a uno de los más insólitos yacimientos de hierro existentes en el globo.
Universidad Nacional Autónoma de México