Cátedra de Sedimentología, Facultad de Ciencias Naturales y Museo, Universidad Nacional de La Plata

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1 ROCAS FOSFÁTICAS - FOSFORITAS Dr Luis A Spalletti Dr. Luis A. Spalletti Cátedra de Sedimentología, Facultad de Ciencias Naturales y Museo, Universidad Nacional de La Plata

2 Son rocas compuestas por el anión PO Su contenido en P 2 O 5 es superior al 15%. Los depósitos con menor tenor de P 2 O 5 (entre 1% y 15%) son adjetivados como fosfáticos: por ejemplo lutitas fosfáticas, calizas fosfáticas. Las fosforitas no son abundantes en el registro geológico, pero tienen importancia económica. Se encuentran en la totalidad del registro sedimentario, desde el Precámbrico a los tiempos presentes. Las fosforitas aparecen tanto en ambientes marinos como continentales. No obstante, sus más importantes acumulaciones corresponden a facies marinas y lacustres. Hay controversias importantes en cuanto al origen de las fosforitas, ya que las concentraciones en aguas normales (marinas) son sólo de 70 ppb de P 2 O 5, en tanto que los depósitos de fosforitas antiguas pueden tener hasta un 40% de P 2 O 5.

3 MINERALES CONSTITUTIVOS Los principales p minerales son: CARBONATO APATITA [Ca 10 CO 3 (PO 4 ) 6 ] y APATITA [Ca 5 (PO 4 ) 3 (F,Cl,OH)], con las variedades FLUORAPATITA [Ca 5 (PO 4 ) 3 F] CLORAPATITA [Ca 5 (PO 4 ) 3 Cl] HIDROXILAPATITA [Ca 5 (PO 4 ) 3 OH] COLOFANITA (apatitas amorfas, y sin una composición química definida). La apatita es hexagonal, tiene alto índice, baja birrefringencia, hábito prismático, extinción paralela y ópticamente negativa. A modo de impurezas, las fosforitas pueden tener cuarzo detrítico, ftanita autígena (ópalo CT), calcita, dolomita, argilominerales, ceolitas y materia orgánica descompuesta.

4 COMPONENTES DE LAS ROCAS FOSFÁTICAS Los componentes pueden ser clasificados como los de las sedimentitas carbonáticas. Prevalecen los individuos no terrígenos, entre los que se reconocen componentes autígenos y alotígenos (aloquemes). Las fosforitas están esencialmente constituidas por peloides (pellets fecales y pequeños nódulos de precipitación coloidal) y fragmentos esqueletales: bioclastos fosfáticos (braquiópodos inarticulados), huesos, dientes de vertebrados. También aparecen, en forma subordinada, ooides e intraclastos. Hay también individuos de textura muy fina, criptocristalina, que constituyen depósitos o rellenan intersticios, y son equivalentes a las micritas. Los nódulos fosfáticos pueden tener más de 2 mm de diámetro y hasta varias decenas de centímetros son también comunes, y muestran formas esféricas, ovoidales y aplanadas en sentido paralelo a la estratificación.

5 COMPONENTES FOSFÁTICOS BIOGÉNICOS Y DEPÓSITOS Lingula sp. Diente de tiburón Nódulos fosfáticos Estrato osario Guano

6 TIPOS DE DEPÓSITOS FOSFÁTICOS Fosforitas estratificadas: : de espesores variables, asociadas con capas de fangolitas carbonosas, ftanitas y sedimentitas carbonáticas. Suelen estar compuestas por aloquemes (pellets,, ooides, restos de braquiópodos fosfáticos) y cemento. Se los considera depósitos de ambientes marinos de plataforma, vinculados con corrientes de surgencia (upwelling upwelling). Fosforitas bioclásticas: : fragmentos esqueletales de vertebrados (huesos y escamas de peces, dientes de tiburón, coprolitos) y de invertebrados (conchillas de braquiópodos), con cementos que pueden también ser fosfáticos. fáti Fosforitas nodulares: : nódulos de variado tamaño (desde centímetros a más de un metro), masivos o con estructuras bandeadas. En el interior pueden incluir aloquemes fosfáticos. Los depósitos actuales se forman en las áreas de surgencia (upwelling)) de los océanos, aunque algunas fosforitas nodulares antiguas pueden tener origen diagenético. Fosforitas conglomerádicas: : fosfatos nodulares y de fósiles fosfáticos concentrados por procesos de retrabajamiento mecánico. Guano: : depósitos producidos por acumulaciones de excrementos de aves, lixiviados para formar un residuo insoluble de fosfato de calcio. Son depósitos actuales de islas oceánicas, pero no son de importancia en el pasado geológico.

7 DEPÓSITOS DE GUANO

8 GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS Los procesos que favorecen la formación de las fosforitas son similares a los que también lo hacen con los carbonatos, ya que se trata de componentes no terrígenos. No obstante, las fosforitas pueden aparecer a valores de ph algo más ácidos (cercanos a 7) y en condiciones leve a moderadamente reductoras. La generación de fosfatos se ve beneficiada por la falta de aportes silicoclásticos. Estos depósitos son típicos de regiones con muy baja velocidad de sedimentación. Por tal motivo, las fosforitas son constituyentes comunes de las denominadas secciones condensadas.

9 GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS Los nódulos fosfáticos marinos actuales (fluorapatita carbonática) están relacionados a corrientes de surgencia (upwelling) en áreas de bajas latitudes (menos de 40º). La surgencia es un fenómeno que ocurre a latitudes medias por la presencia de sistemas atmosféricos de alta presión y que se da particularmente en los flancos occidentales de las masas continentales. La fluorapatita carbonática viene disuelta en aguas frías, profundas, a las que entra en solución por descomposición de materia orgánica y alta presión de CO 2. Dichas aguas son ricas en nutrientes que no son empleados en profundidad (esencialmente porque no hay penetración de luz solar), y se dirigen hacia las plataformas marinas por el proceso de surgencia.

10 GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS Cuando las aguas profundas llegan a la superficie por el proceso de surgencia (upwelling), son esenciales para la combustión en el proceso de fotosíntesis que producen las algas microscópicas que constituyen el fitoplancton. Este proceso es altamente efectivo en ambientes marinos someros en los que existe alta productividad orgánica por aumento de fitoplancton. De este modo, en aguas poco profundas de las plataformas, menos de 30 m (zona fótica), el P 2 O 5 es consumido por el fitoplancton. Tenemos así dos extremos: una zona profunda con disolución y aportes de nutrientes y una zona somera con consumición de P 2 O 5 y CO 2 por fotosíntesis.

11 GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS En cambio, en una situación intermedia, o sea hacia el sector externo de las plataformas y también en las partes altas de los taludes continentales, t entre los 60 m y 300 m de profundidad, d se dan las condiciones más favorables para la formación de fosforitas. En estas áreas se incrementa el tenor de materia orgánica y la concentración de fosfatos, mientras decrece el de oxígeno disuelto (zona de oxígeno mínimo). Además, la explosiones de fitoplancton pueden llevar al envenenamiento en masa de organismos nectónicos (por ejemplo peces con consecuente aporte de fosfato). La acumulación en el fondo marino de fosforita se produce por liberación de fosfatos, lo que parece estar fuertemente favorecido por la actividad de bacterias y hongos, y también por el aporte de los restos esqueletales.

12 ÁREAS MARINAS CON ACUMULACIÓN DE NÓDULOS FOSFÁTICOS Y MODELO CONCEPTUAL Nótese la ubicación preferencial en fajas latitudinales medias a bajas y en los mares ubicados hacia el oeste de las grandes masas continentales. Tucker (2003)

13 OTROS MECANISMOS DE GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS DIAGÉNESIS La apatita se puede concentrar durante la diagénesis temprana (penecontemporánea), por debajo de la interfase agua-sedimento. Su generación se vincula con actividad bacteriana que descompone parcialmente a la materia orgánica, libera fosfatos y favorece la precipitación de fosforita criptocristalina. Se aprecia por la formación de nódulos incluidos en el interior de otros tipos de sedimentos, especialmente carbonáticos. El fosfato diagenético produce reemplazos tempranos (fosfatización)) de sedimentos carbonáticos.

14 OTROS MECANISMOS DE GENERACIÓN DE LAS FOSFORITAS RESEDIMENTACIÓN- RETRABAJO Las fosforitas también pueden ser formadas por procesos de retrabajamiento.. Las corrientes oceánicas y los procesos de tormentas muy fuertes pueden favorecer a concentración de componentes fosfáticos.

15 SECUENCIAS DE FOSFORITAS ANTIGUAS Las principales p sucesiones fosforíticas del pasado geológico g responden a episodios globales ocurridos en el Precámbrico, Cámbrico, Pérmico, Cretácico tardío Paleógeno temprano y Mioceno-Plioceno. Las sucesiones sedimentarias consisten en interestratificaciones de fosforitas (pelletales, oolíticas, pisolíticas, nodulares y bioclásticas) con fangolitas carbonosas, fangolitas fosfáticas, calizas y dolomías fosfáticas. Las fosforitas están mayoritariamente compuestas por nódulos, pellets fecales (de colofano) )y fosfatos esqueletales (constituidos por escamas y huesos de peces, y braquiópodos inarticulados). Recuérdese que para su desarrollo se han invocado mecanismos de surgencia (upwelling) en regiones oceánicas, asociados con episodios de explosión de fitoplancton que favorecieron el desarrollo de condiciones de pobre oxigenación y acumulación de materia orgánica. En general se las vincula con períodos de mar alto y procesos transgresivos,, que inhiben el aporte clástico a las cuencas y favorecen los procesos de lenta acumulación sedimentaria (sucesiones condensadas). Algunos depósitos fosforíticos generados en ambientes restringidos (cuencas lacustres cerradas, albuferas, estuarios) se consideran el resultado del elevado aporte de nutrientes por drenaje continental, en condiciones de climas muy cálidos y húmedos.

16 MODELO DE FACIES DE LA FORMACIÓN FOSFORIA (PÉRMICO, EEUU) McLane (1995)

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