Rocas Ferruginosas - Facultad de Ciencias Naturales y Museo ...

SEDIMENTITAS
FERRUGINOSAS
Dr L i A Sp ll tti
Dr. Luis A. Spalletti
Cátedra de Sedimentología, Facultad de Ciencias Naturales y Museo,
Universidad Nacional de La Plata. 2006-2009.

Son los depósitos sedimentarios que q e poseen más de 15% de Fe (o sea más de 21,4% 21 4%
de Fe2O3 o 19,3% de FeO). Estos contenidos son muy superiores a los normales para
las rocas sedimentarias más comunes (pelitas, areniscas o carbonatos).
En las sedimentitas ferruginosas el hierro puede encontrarse en estado bivalente
(ferroso) o trivalente (férrico). La precipitación de los minerales de hierro está
entonces controlada por el quimismo de las aguas en los ambientes sedimentarios y en
el campo diagenético.
LLos depósitos d ó i pueden d fformarse en ambientes bi continentales, i l mixtos i y marinos. i No N
obstante, la mayor parte de las sedimentitas ferruginosas de importancia se han
acumulado en ambiente marino.
Las formaciones ferríferas pueden aparecer en el registro precámbrico y fanerozoico.
No obstante, la interpretación sobre el origen de estas rocas es bastante problemático
porque se carece dde buenos b ejemplos j l actuales l que sirvan i dde modelo d l o comparación.
ió

ÓXIDOS
PRINCIPALES MINERALES DE HIERRO EN
LAS ROCAS SEDIMENTARIAS
CARBONATO
SILICATOS
SULFUROS
Hematita α-Fe α Fe2O 2O 3
Magnetita Fe3O4 Goethita α-FeO.OH
Limonita FeO.OH.nH2O 2
Siderita FeCO 3
Berthierina (Fe 2+
4 Al2)(Si2Al2)O10(OH) 8
Chamosita (Fe 2+
5 Al)(Si3Al)O10(OH) 8
G lit F 2+ Greenalita Fe 2+
6 Si Si4OO 10(OH) (OH) 8
Glauconita KMg(FeAl)(SiO3) 6.3H2O Pirita FeS 2
Pirita FeS 2
Marcasita FeS 2
Melnikovita FeS 2 amorfo

FUENTES DE PROVISIÓN DE HIERRO
El hierro es aportado a los ambientes sedimentarios por procesos de meteorización y
por actividad volcánica, esta última relacionada con volcanismo lávico, piroclástico y
con co eemanaciones c o es termales. e es.
Los procesos de meteorización son de gran importancia como proveedores de hierro a
los ambientes marinos marinos. El hierro puede ser liberado de rocas máficas y de minerales
ferromagnésicos bajo condiciones de clima húmedo y tropical, en especial desde áreas
de muy bajo relieve. Se producen así aguas cargadas en hierro y suelos lateríticos.
Los productos de meteorización (hidróxidos férricos) son insolubles por lo que su
transporte se efectúa como suspensiones coloidales que se estabilizan en presencia de
materia orgánica. orgánica Su acumulación en ambiente marino puede hacerse por floculación
de estos coloides.

FUENTES DE PROVISIÓN DE HIERRO
Los componentes ferruginosos pueden también ser transportados por argilominerales,
como parte p de sus estructuras o como ppátinas de óxidos sobre sus ppartículas.
También
pueden viajar como componentes adsorbidos en materia orgánica. Una vez
depositadas, tanto las arcillas como la materia orgánica pueden liberar el hierro bajo
condiciones de Eh y pH adecuadas. A partir de aguas porales, el hierro reprecipita
como minerales ferruginosos.
ferruginosos
La concentración de los compuestos de hierro en ambiente marino está favorecida por
eventos de condensación y/o transgresivos transgresivos, con escaso aporte de materiales
silicoclásticos y carbonáticos.
Los altos contenidos de hierro en los sedimentos del Arqueano y del Proterozoico
temprano no se pueden explicar simplemente por procesos de meteorización y
excesiva actividad volcánica, por lo que se vinculan con la existencia de una atmósfera
con pobre oxigenación y alto contenido de CO2 (que proveía mucha mayor eficiencia
l li i i ió d F 2+ en la lixiviación y transporte de Fe l ió )
2+ en solución).

NATURALEZA DE LAS AGUAS Y FORMACIÓN DE
COMPUESTOS DE HIERRO
La estabilidad del hierro ferroso y férrico en el agua depende del Eh, del pH, de la
actividad del anhídrido carbónico y de la actividad de los sulfuros.
El hierro férrico es más estable en condiciones oxidantes y más alcalinas, mientras que
el ferroso lo es en condiciones reductoras y más ácidas.
El Eh de aguas naturales está relacionado con la presencia de materia orgánica. Como
producto de su descomposición por bacterias se produce consumo de oxígeno y se
crean condiciones di i reductoras d ( (anóxicas). ó i )
Los ambientes anóxicos pueden ser sulfurosos o no sulfurosos (presencia o ausencia
se sulfuros lf , respectivamente). ti t ) Estos E t últimos últi pueden d subdividirse bdi idi en ppost-óxicos t ói ( (con
discreto tenor de materia orgánica que no alcanza para producir reducción de sulfatos)
y metánicos (con abundante materia orgánica y en los que las bacterias reducen todo
el oxígeno, g los nitratos e incluso los sulfatos, y cuya y descomposición p lleva a la
formación de gas metano).

NATURALEZA DE LAS AGUAS Y FORMACIÓN DE
COMPUESTOS DE HIERRO
Ambientes óxicos: hematita, goethita, carencia de materia orgánica.
Ambientes anóxicos (comunes en diagénesis temprana temprana, suelen desarrollarse unos cm
por debajo de la interfase agua/sedimento):
Sulfurosos: pirita, marcasita, materia orgánica.
No sulfurosos:
Post-óxicos: glauconita, berthierina, siderita, escasa
materia orgánica.
Metánicos: siderita, siderita preservación de componentes
sulfurosos formados previamente,
abundante materia orgánica.

DIAGRAMAS DE ESTABILIDAD DE LOS
COMPUESTOS DE HIERRO
Nótense las variaciones en los tipos de aguas, la influencia del Eh y
p g , y
pH en la formación de minerales de hierro (diagrama central) y la de
las presiones de sulfuros y de anhídrido carbónico en la precipitación
de sulfuros, carbonatos y óxidos de hierro.

HEMATITA- GOETHITA
La hematita está presente en una amplia variedad de sedimentitas ferruginosas.
Mineral opaco, criptocristalino, de color rojo.
Aparece como capas delgadas o láminas. láminas Es común que q e alterne con capas de
ftanita (jaspilita).
Las principales morfologías de los granos son como agregados terrosos,
oolitas y peloides, también como impregnaciones sobre restos fósiles.
Puede ser un mineral primario (precipitado a partir de óxidos férricos
hidratados y amorfos) y también lo hace como producto de reemplazo sinsedimentario
a partir de berthierina.
La goethita no se identifica en rocas precámbricas y es más común en sucesiones
mesozoicas.
Es amarillenta – castaña e isótropa.
Se suele formar como producto de alteración de otros minerales. Aparece
como típicos ooides en los que alternan bandas de goethita con berthierina, por lo que
se supone que deriva de la oxidación de berthierina (común en ambientes marinos).
En algunos casos es sinsedimentaria. Por ejemplo, ejemplo pisolitas de goethita se
originan en suelos de regiones tropicales.

OTROS ÓXIDOS - HIDRÓXIDOS
La limonita es un óxido hidratado constituido por goethita, argilominerales y agua
adsorbida adsorbida. Tiene color amarillo a castaño y es amorfa. amorfa Se la considera el producto de la
descomposición subaérea de otros minerales con hierro.
LLa magnetita i es un óid óxido que abunda b d en llas sucesiones i precámbricas á bi en llas
que se
interestratifica con ftanita. Es más escasa en las unidades fanerozoicas. A diferencia de
la hematita posee un color gris acerado, es opaca y obviamente magnética.
Generalmente aparece como individuos cristalinos. cristalinos Es común como producto de
reemplazo sobre ooides.

SIDERITA
Se encuentra tanto en sedimentitas ferruginosas precámbricas como fanerozoicas.
SSu presencia i es común ú en rocas pelíticas líti organógenas ó de d ambientes bi t lacustres l t y
transicionales (marismas, pantanos deltaicos). También aparece como producto de
iluviación edáfica. Puede ser un precipitado mesogenético (cemento).
Se reconocen tres variedades texturales de siderita:
Cristales gruesos tipo spar (comunes como cemento de otras sedimentitas).
Cristales finos, de tipo micrítico, que pueden formar capas continuas que
interestratifican con ftanita, o pueden constituir nódulos. Muchas sedimentitas
ferruginosas precámbricas poseen siderita con este tipo textural.
Cristales fibrosos, esferulíticos, generados por procesos edáficos.

SULFUROS DE HIERRO
Entre los sulfuros de hierro la variedad más común es la pirita, pero es poco frecuente
como componente esencial de las sedimentitas ferruginosas.
Es un mineral opaco de tonalidad amarillenta a la luz reflejada que puede aparecer
como pequeños cristales diseminados o como cristales más desarrollados de forma
cúbica cúbica. Son comunes las microconcreciones de pirita que se conocen con el nombre de
framboides. Este sulfuro también puede producir reemplazos totales o parciales sobre
restos esqueletales.
La pirita se forma a partir de un predecesor amorfo (la melnikovita) en sedimentos
organógenos de ambientes deficientes en oxígeno. Precipita en los fondos marinos
anóxicos (como ocurre actualmente en el Mar Negro), Negro) pero también se concentra en
ambientes estuáricos y en planicies mareales.

SILICATOS DE HIERRO (SILICATOS
VERDES SEDIMENTARIOS)
La berthierina posee estructura 1:1 con espaciado de 7 A. Es un mineral que se
vincula esencialmente con fenómenos de diagénesis temprana. A más de 100º C y
profundidades po dddess superiores peoesa 3 3km es esinestable es beyps y pasa a chamosita. c os .
La chamosita es una clorita trioctaédrica 2:1 con espaciado de 14 A.
Mientras las berthierina es más común en depósitos mesozoicos, la chamosita
predomina en los de edad paleozoica. Ambos suelen aparecer como ooides blandos
( (con común ú deformación d f ió por aplastamiento) l t i t ) y son sinsedimentarios, i di t i ya que hay h ooides id
que obran de núcleo de crecimiento de otros ooides.
La berthierina precipita a partir de un gel complejo (hidróxidos férricos y de aluminio
junto a sílice) o bien de goethita, que se concentran en condiciones de Eh positivo. Al
inicio del soterramiento y en el pasaje a condiciones de Eh negativo se produce la
tr transformación n f rm ión a berthierina b rthi rin (ambiente ( mbi nt nno sulfuroso lf r y ppost-óxico). t ói )Prl Por lo tanto, tnt los l
ooides de berthierina son parasingénicos (intrasedimentarios).

SILICATOS DE HIERRO (SILICATOS
VERDES SEDIMENTARIOS)
La greenalita suele aparecer interestratificada con ftanita en sucesiones del
Precámbrico. Aparece como pellets redondeados y masivos. Es isótropa y se vincula
estrechamente con la clorita. Se considera tanto un precipitado singénico primario en
ambiente marino (gel de silicato de hierro) como producto de transformación de
berthierina.
LLa glauconita l i es un argilomineral il i l que varía í ddesde d fformas desordenadas
d d d
(interestratificado illita-esmectita) a ordenadas (de tipo illita, espaciado de 10 A), las
últimas como producto de reprecipitación de las primeras.
Aparece como pellets verdosos pálidos y microcristalinos.
microcristalinos
Es el constituyente típico de las “arenas verdes” que se forman en ambiente marino de
plataforma entre unos pocos metros de profundidad a centenares de metros. La
concentración de glauconita g está vinculada con muy ybajo j ritmo de acumulación
sedimentaria y condiciones transgresivas.
Puede derivar de la transformación de argilominerales como por crecimientos
autígenos sobre huecos o poros en granos esqueléticos o pellets. En los depósitos
glauconíticos l í i hay h preservación ió parcial i l dde materia i orgánica, á i por llo que se lla considera id
de un ambiente localmente subóxico (posiblemente no sulfuroso y post-óxico).

ARENISCAS VERDES, GLAUCONÍTICAS
EJEMPLO DE LA FORMACIÓN SPRINGHILL.
JURÁSICO JURÁSICO-CRETÁCICO, CRETÁCICO CUENCA AUSTRAL

SEDIMENTITAS FERRUGINOSAS
Se subdividen clásicamente en formaciones ferríferas precámbricas y
ferrilitas fanerozoicas.
Las formaciones ferríferas precámbricas aparecen en los escudos de todos
los continentes y son conocidas como Formaciones Ferríferas Bandeadas (Banded
Iron Formations = BIFs), en las que los minerales con hierro se interestratifican con
capas de ftanita.
Entre ellas se reconocen los siguientes grupos: Algona, Superior y Rapitan.

FORMACIONES FERRÍFERAS PRECÁMBRICAS
Algona g (típicas ( p del Arqueano): q ) son cuerpos p lenticulares, , delgados g y en fajas j
angostas compuestos por sulfuros lutíticos, ftanita negra y lutitas bituminosas que se
relacionan con grauvacas y con rocas volcánicas submarinas (Greenstone Belts).
Superior (del Proterozoico temprano a medio): pueden estar constituidas por
variados tipos de componentes ferruginosos (óxidos, carbonatos, silicatos y sulfuros).
Son cuerpos de gran extensión regional depositados en ambientes someros de
plataformas amplias y estables, estables posiblemente vinculados con corrientes de surgencia. surgencia
Estas sedimentitas pueden asociarse con carbonatos, rocas terrígenas, evaporitas
sulfáticas e incluso lavas básicas. La concentración de compuestos de hierro en las
plataformas marinas del Precámbrico pudo estar favorecida por dos importantes
ffactores: 1) falta f l de d organismos i secretores de d sílice, íli con lo l cual l hubo h b exceso de d estos
componentes en las aguas marinas, y 2) frecuentes condiciones anaeróbicas en los
fondos marinos someros, ya que el tenor de oxígeno en esos tiempos era mucho
más bajo (1/10) que en el Fanerozoico.
Fanerozoico
La tercera variedad (Rapitan) muestra el dominio de los óxidos de hierro,
con característica alternancia de hematita y ftanita. ftanita Se interpreta como un depósito de
plataforma poco profunda. Se reconocen asociaciones con rocas sedimentarias
terrígenas, incluso glacimarinas, y volcanitas básicas en menor proporción.

FERRILITAS FANEROZOICAS (IRONSTONES)
SSon sedimentitas di i constituidas i id por hhematita-chamosita i h i (P (Paleozoico) l i ) y goethita- hi
berthierina (Mesozoico), a veces con la participación de siderita y menos
frecuentemente magnetita y pirita.
Las ferrilitas suelen tener texturas similares a las de las rocas carbonáticas. Predominan
las oolitas, pero se encuentran también pellets, intraclastos, fangos y productos de
cementación. ió PPor estos caracteres, algunos l autores opinan i que muchos h compuestos
ferruginosos son producto de reemplazo temprano de depósitos carbonáticos.
Son depósitos de cuencas de escasas dimensiones (no más de 150 km de extensión) y
los espesores de las unidades ferríferas varían desde cuerpos de menos de 1 m a unas
pocas decenas de metros. Se interestratifican con sedimentitas carbonáticas, arenitas
cuarzosas y pelitas li típicas í i dde ambientes bi dde plataforma l f marina. i EEstos ddepósitos ó i tienen i
evidencias de acumulación en condiciones someras, como por ejemplo estratificación
entrecruzada, ondulítica y diversos tipos de trazas fósiles.
SSe atribuyen t ib a un ambiente bi t marino i de d nearshore h hhasta t litoral lit l de d regiones i climáticas li áti
cálidas y húmedas, áreas continentales peneplanizadas y condiciones de nivel del mar
alto o en ascenso (condensación o bajo ritmo de acumulación sedimentaria).

Jaspilitas
IMÁGENES DE BIFs
Lentes de jaspe y silicatos
de hierro granulares
Afloramiento de BIF jaspilítico
BIF de silicatos y
carbonatos de hierro

EJEMPLO DE LA FORMACIÓN LIPEÓN.
SILÚRICO. NOROESTE ARGENTINO
La Formación Lipeón fue estudiada en
detalle por Boso (1994) en su tesis
doctoral.
Constituye un ciclo transgresivo-regresivo
de edad silúrica hasta devónica muy
temprana.
Es portadora de importantes yacimientos
ferríferos ubicados en el sur de la
provincia de Jujuy.

EJEMPLO DE LA FORMACIÓN LIPEÓN.
SILÚRICO. NOROESTE ARGENTINO
En la Formación Lipeón se reconocen las siguientes facies sedimentarias:
Conglomerados: depósitos basales que representan rellenos de canales y
reflejan el retrabajamiento de la infrastante Formación Zapla.
Areniscas finas micáceas, ,g gris verdosas, , con estructuras ondulíticas y ytrazas
de icnofacies de Zoophycos. Son depósitos traccionales de plataforma interna a media
acumulados por encima del nivel de base de olas.
Areniscas finas y limoarcilitas amarillentas con trazas de Zoophycos py y
Chondrites, abundantes restos de graptolitos, trilobites, braquiópodos, bivalvos y
nautiloideos.
Heterolíticas: presencia p de cuerpos p areno-pelíticos p con estructuras
lentiforme y y ondulosa, de ambiente de transición entre plataforma media y distal.
Pelitas: con concreciones elipsoidales, masivas, físiles y en partes con
estructuras mixtas. En su mayor y parte p depósitos p de decantación en pplataforma
externa.
Facies ferrífera

FACIES FERRÍFERA DE LA FORMACIÓN LIPEÓN
La facies ferrífera o roca ferrífera se compone de sedimentitas con más de 15 % de
hierro. Esta sedimentita puede tener más de un mineral de hierro así como otros
componentes no ferríferos, con variaciones texturales y de proporciones porcentuales.
Una o más facies ferríferas pueden conformar a los estratos ferríferos, y a su vez una
asociación de estos estratos constituyen un manto ferrífero.
En la Formación Lipeón se definen tres mantos ferríferos, en la base, en la parte
media y en el tope de la unidad.
Las facies ferríferas están constituidas por componentes extracuencales e
intracuencales.
Los principales p p componentes p extracuencales son cuarzo, , micas (escasos ( feldespatos). p )
Entre los intracuencales se reconocen: ooides de chamosita, ooides de hematita,
peloides de hematita, intraclastos de chamosita, arcilla chamosítica (común
como matriz), cemento de hematita, de siderita y de cuarzo microcristalino,
nódulos y capas de siderita, bioclastos fosfáticos con reemplazo parcial de
sílice.

MODELO PARA LA ACUMULACIÓN DE ROCAS
FERRÍFERAS EN LA FORMACIÓN LIPEÓN
Boso (1994)

MODELO PARA LA ACUMULACIÓN DE ROCAS
FERRÍFERAS EN LA FORMACIÓN LIPEÓN
Boso (1994)

MICROFOTOGRAFÍAS DE ROCAS FERRÍFERAS.
FORMACIÓN LIPEÓN
Boso (1994)