Análisis de la roca

XRF

Fotos de la sección delgada

Explicación y delimitación del nombre

Puesto que la muestran estudiada es producto de procesos supergénicos que actúan in situ y dan lugar a la formación de depósitos muy alterados dada la alta intensidad de la meteorización química que se da en los climas tropicales la muestra es clasificada como laterita. Además se le agrega la clasificación de niquelífera o rica en níquel puesto que contiene elevados niveles de este elemento puesto que la laterización se dio sobre rocas máficas y ultramáficas que se caracterizan por tener altas concentraciones de este elemento que además se caracteriza por permanecer en el sustrato pese a los procesos de remoción que se dan por la meteorización. En consecuencia la muestra se denomina laterita niquelífera en vez de garnierita porque como ya se ha recalcado que este no es un mineral si no una agrupación. Además como la placa y otros análisis confirman la presencia de otros minerales, principalmente cuarzo por lo cual nombrar a la muestra garnierita desconoce la presencia de otros minerales y que es un depósito con más elementos.

De acuerdo con Brand et al (1998) hay tres tipos de lateritas de níquel:

A. Son depósitos de silicatos de níquel dominados por silicatos hidratados de Mg y Ni, como los que agrupa la garnierita. Se dan en lo más profundo del saprolito

B. También dominado por silicatos de níquel, pero en los que predominan arcillas del grupo de la esmectita, se dan ya en la parte superior de saprolito o en el pedolito.

C. Dominados por óxidos e hidróxidos de hierro como la goethita se dan en el límite ente el pedolito y el saprolito.

Según la petrografía de la muestra y los tipos de la clasificación anterior se determina que la muestra estudiada pertenece al Tipo A puesto que presenta abundante garnierita. En consecuencia la muestra estudiada corresponde con una laterita de níquel Tipo A.

Procesos/Ambiente de formación

De acuerdo con Brand et al (1998) las lateritas de níquel se producen a partir de la meteorización de complejos ofiolíticos acrecionados, principalmente entre el Mioceno y Plioceno, corresponden al 85% de los depósitos actuales y se desarrollan a partir de harzburgitas y dunitas, el otro 15% se generó en cratones estables a partir de komatiitas y complejos estratificados del Arcaico y cinturones de rocas verdes del Proterozoico. El caso de Cerro Matoso y por ende el de la muestra analizada es el primero.

Para que este yacimiento se originara (Cerro Matosos) primero se dio el emplazamiento del material de composición máfico y ultramáfica en una zona próxima a sistemas aluviales con clima cálido y tropical que permitió un intenso proceso de meteorización. Se requirió de las rocas parentales presentaran fracturamiento y que circularan aguas meteóricas a lo largo de todo el conjunto y permitiera la depositación de minerales ricos en níquel a profundidades no mayores a 50 m. Los procesos y reacciones que ocurren a lo largo de un perfil de meteorización se presentan en la siguiente imagen:

Como muestra esta figura es necesario que para que se genere garnierita se debe mantener un proceso continuo de meteorización durante 2 a 10 Ma en el que prevalezcan las condiciones cálidas y húmedas propias del trópico, pero que además estén acompañadas de procesos de levantamiento mediados por tectónicas que permitan procesos de lixiviación y de reacción/intercambio de Ni en silicatos de Mg de acuerdo con Butt & Cluzel (2013). Asociado al enriquecimiento en Ni también hay una cantidad considerable de Co en estos depósitos, en el caso de Colombia esto sucede de acuerdo a Dill (2010). Se resalta que no todo el perfil se enriquece de la misma manera en Ni como se ve a continuación

Los perfiles de la imagen anterior indican que el enriquecimiento en Ni de los horizontes de una laterita se dan hacia la parte inferior de la zona laterítica y perduran hasta el saprolito. Dado este comportamiento es fundamental conocer el nivel de donde fue tomada la muestra para conocer más sobre las características de todo el perfil y conocer mejor el yacimiento.

Distribución geográfica, localidades tipo y producción

Para entender la distribución y producción de Ni y en menor medida de Co a partir de lateritas de níquel a nivel mundial se presenta la siguiente tabla:

Como muestra la anterior los niveles menos prolíficos son los de arcillosos y los que en conjunto tienen los porcentajes más altos son los de silicatos hidratados de Mg donde se presentan las garnierita, en cambio en los tipo óxido solo la asbolana es una mena muy buena de níquel aunque en este tipo se resalta la presencia de Co. Con base en la diferenciación en estos tipos de laterita se pueden diferenciar los diferentes yacimientos de lateritas de Ni como muestra el siguiente mapa:

Como se ve en el anterior mapa muchos depósitos de lateritas ya no permanecen en zonas donde intervengan los procesos de meteorización tropical que las originaron, se destaca le presencia de Colombia de un punto del tipo “garnierita” que corresponde con Cerro Matoso. Ahora se presenta otro mapa en el que se ve la magnitud de los yacimientos a nivel mundial:

Se destaca en este caso que los mayores depósitos se presentan en Nueva Caledonia, Filipinas, Indonesia, El Caribe y en una magnitud menor pero aun así significativa se encuentra Colombia (mal marcada como Columbia). En cuanto a la magnitud de reservas de los países se tiene la siguiente tabla:

De la tabla anterior se destaca que para Colombia la producción disminuyó levemente para el 2018 y las reservas son de 440000 toneladas. La única mina del país donde se extraen lateritas ricas en Ni que se extraen para obtener este elemento es Cerro Matoso, pertenece a la empresa australiana BHP Billiton. A nivel mundial 5 compañías dominan la explotación de este elemento, a parte de BHP, son: Norilsk Níkel (Rusia), Xstrata (Suiza), Jinchuan (China), y Vale Do Rico Doce (Brasil).

Para el caso de Cerro Matoso se presentan a continuación dos mapas de la situación geológica del yacimiento:

De estos mapas se resalta que la explotación se da en dos minas a cielo abierto sobre un cuerpo de peridotita laterizada que data del Cretácico, las minas se diferencian por el perfil de meteorización que presentan, en el 1 hay magnesitas, saprolito negro y no hay lateritas amarillas.

Usos

La Mina de Cerro Matoso es muy importante a nivel nacional puesto gracias a la gran explotación de lateritas ricas en níquel gracias a que se formaron a partir de procesos de alteración tropical de rocas máficas y ultramáficas, esto permite que se conviertan en menas principales de níquel. Este elemento es un metal de transición del grupo VIIIB que tiene como cualidad principal tener una gran compatibilidad con otros metales lo que permite que forme “superaleaciones” que son muy resistentes al desgaste y a altas temperaturas. El principal uso del níquel es en la realización de aleaciones con hierro para hacer acero inoxidable, los principales usos los muestra la siguiente gráfica:

Las superaleaciones son combinaciones que se caracterizan por resistir temperaturas superiores a los 1000°C, la corrosión, vibraciones y otros esfuerzos. Se componen de níquel, cromo, titanio y aluminio en pocas proporciones. Son fundamentales para desarrollos en industrias que requieren de gran resistencia y confiabilidad como los es la aeronáutica donde se usan en turbinas de aviones y en las celdas de combustión. Se diferencian tres grupos de compuestos principalmente:

· Nimonic: se componen de níquel, cromo y titanio, se caracteriza por su alta tenacidad, resistencia y a temperaturas elevadas, se usa en motores a reacción.

· Hastelloy: compuesta de níquel, molibdeno, cromo, y carbón en bajas proporcionas, es resistente en ambientes tanto reductores como oxidantes, soporta los efectos de gases de cloro y se usa comúnmente en evaporadores, reactores y en elementos para manipular ácidos.

· Inconel: contiene níquel, cromo y hierro, es resistente a la fatiga térmica y se usa principalmente en procesos de nitruración, motores de avión y hornos.

Conclusiones

La muestra estudiada corresponde a un depósito de tipo laterítico que se desarrolló por intensos procesos de meteorización in situ en bajas latitudes asociados con climas tropicales cálidos, húmedos y en los que se dio la mineralización de garnierita por procesos en los que migran fluidos ricos en Ni. Además para que se forme la garnierita se debe dar una tectónica activa. Además un elemento fundamental para que se este depósito es que la configuración geológica sea la ideal y la meteorización se dé sobre rocas ígneas de composición máfica a ultramáfica que tengan fracturamiento que permita la circulación de fluidos.

La muestra que es denominada “Garnierita Cerro Matoso” se clasificó como una laterita de Ni de Tipo A con base en la mineralogía observada tanto en la muestra macro como en la micro, puesto que se establece que la muestra se compone de garnierita, cuarzo, serpentinas y óxidos en este orden de abundancia. En este sentido la muestra debería ser renombrada puesto que su denominación desconoce gran parte de la composición de la muestra y no da cuenta del tipo de yacimiento que representa.

En cuanto a la sección se encuentra que los minerales presentes en la misma indican que la muestra sufrió múltiples procesos de alteración en la que se disolvieron materiales dando lugar al considerable número de cavidades de la muestra y sobre las que se formaron minerales secundarios como la garnierita en bandas y los cuarzos euhedrales que cristalizaron a partir de fluidos que migraban a lo largo de fracturas en la roca, estos presentan múltiples recrecimientos que son consistentes con varios procesos de cristalización.

De los resultados de DRF y DRX se resalta que el primero indica un elevado contenido en Ni que es consistente con el yacimiento y los resultados en general son más consistentes con lo observado a nivel macro, micro y con lo consultado en le bibliografía. En cambio el DRX arroja resultados con altísimos valores de cuarzo que indican una mala preparación de la muestra o un análisis incorrecto de los resultados, por lo tanto se propone a futuro repetir la prueba y hacer un cuidadoso estudio de los datos obtenidos, otras técnicas como la microsonda también pueden permitir una mejor caracterización al ahondar más en qué minerales de los grupos de la serpentina y de la garnierita se encuentran en la muestra.

Bibliografía y páginas web

Brand, N., Butt, C. & Elias, M. (1998): Nickel laterites: classification and features. – Journal of Australian Geology & Geophysics, 17(4), 81-88.

Butt, C. & Cluzel, D. (2013): Nickel Laterite Ore Deposits: Weathered Serpentinites. – Elements, 9(1), 123-128.

Dill, H. (2009). The “chessboard” classification scheme of mineral deposits: Mineralogy and geology from aluminum to zirconium. Earth-Science Reviews. Vol. 1, Ed. 1

Gleeson, S., Herrington, R., Durango, J., Velásquez, A. & Koll, G. (2004): The Mineralogy and Geochemistry of the Cerro Matoso S.A. Ni Laterite Deposit, Montelíbano, Colombia. Economic Geology, 99(1), 1197-1213.

Hernández, Y. Carriazo, J. & Almanza, O. (2005): Characterization by XRD and electron paramagnetic resonance (EPR) of waste materials from “Cerro Matoso” Mine (Colombia). Materials Chracterization, 57(1), 44-49.

Inestroza, J. (2019): The Mineral Industry of Colombia. – USGS, 1-8.

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Mottana, A., Crespi, R. & Liborio, G. (1978): Guide to Rocks and Minerals. – 607 pg., Fireside, Italia.

Osorio, L. (s.f): El Níquel, Más Allá de los Límites de la Naturaleza. –Metal Actual, 10-14.

Pohl, W. L. (2011). Economic Geology: Principles and Practice, First, 201. Ed. Blackwell Publishing Ltd.

Viloria, J. (2009): El ferroníquel de Cerro Matoso: aspectos económicos de Montelíbano y el Alto San Jorge. – 73 pg. Banco de la República CEER, Bogotá, Colombia.

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