Autor: Javier Luque

Las Formaciones Bandeadas de Hierro: una singularidad geológica

Hoy en día, el hierro se obtiene principalmente a partir de dos minerales de mena: hematites y magnetita. Desde el punto de vista químico, ambos son óxidos de hierro, de fórmula Fe₂O₃ y Fe₃O₄ (Fe³⁺₂Fe²⁺O₄), respectivamente.

Uno de los principales tipos de yacimientos de este metal son las denominadas Formaciones Bandeadas de Hierro (BIF, por sus siglas en inglés). De ellos proceden más de dos tercios de la producción mundial de hierro. Se trata de rocas sedimentarias formadas por precipitación química, en las que existe una alternancia de capas de color claro, constituidas mayoritariamente por sílice, y capas ricas en óxidos de hierro de color gris oscuro a negro. Su nombre alude a la presencia de estas capas que le proporcionan un aspecto bandeado.

A diferencia de otros depósitos metalíferos, el protolito de estos yacimientos ya estaba enriquecido en hierro, conteniendo originalmente más de un 20% de Fe, lo que implica una fuente local para el metal (la concentración media del hierro en la corteza es de aproximadamente un 5%). El origen del hierro estaría ligado a emanaciones hidrotermales submarinas, aunque también pudo haber un aporte por meteorización de rocas continentales.

Las BIF, por sí mismas, no constituyen yacimientos económicamente rentables. En la mayoría de los casos, para tener interés económico y poder ser explotadas, se han producido en ellas complejos procesos geoquímicos que han incrementado su ley hasta contenidos en hierro entre el 50-65%.

Los yacimientos tipo BIF se encuentran asociados a cratones de edad Arcaica y a cinturones móviles del Proterozoico, todos ellos correspondientes al Precámbrico.

Distribución de las Formaciones Bandeadas de Hierro (BIF, recuadros en color morado) a lo largo del tiempo geológico y su relación temporal con las épocas glaciales (barras azules) y el contenido histórico de oxígeno en la atmósfera. Fuente: www.snowballearth.org

 

Tipos de Formaciones Bandeadas de Hierro

El hierro en la naturaleza se presenta con dos estados de oxidación: como hierro ferroso (Fe²⁺) y como hierro férrico (Fe³⁺). En general, las BIF requieren de un periodo inicial de carácter reductor en el que el hierro se concentra disuelto en las aguas marinas en forma de Fe²⁺ y, posteriormente, de una etapa de oxigenación en la que la oxidación del Fe²⁺ hace que precipiten minerales insolubles con Fe³⁺.

Las BIF se localizan en tres contextos geotectónicos distintos, dando lugar a tres tipos diferentes de estos yacimientos:

• Tipo Lago Superior: Son los más importantes por su volumen y se formaron en cuencas situadas en márgenes pasivos durante el Proterozoico, hace entre unos 2.500 y 1.900 Ma. Además de la alternancia de capas de chert y óxidos de hierro, ocasionalmente, también pueden aparecer intercaladas capas de carbonatos de hierro (siderita), lo que sugiere que las Formaciones Bandeadas de Hierro se originaron en áreas de plataforma continental de cuencas marinas. En algunos casos, este tipo de yacimientos ha sufrido procesos posteriores de deformación y metamorfismo durante eventos orogénicos proterozoicos. Estos procesos pueden resultar en un incremento de su ley, así como en la formación de diversos silicatos ricos en hierro como anfíboles o piroxenos.

Los yacimientos tipo Lago Superior son excepcionalmente grandes, pudiendo tener cientos de metros de espesor y hasta miles de kilómetros de extensión lateral. Pero, sobre todo, su importancia geológica reside en que están asociados a uno de los principales eventos que han acondicionado la Tierra como planeta: el momento en que la atmósfera terrestre pasó a tener un carácter oxidante. Este acontecimiento se conoce como el “Gran Evento de Oxigenación” (GOE) y, hasta entonces, la Tierra estaba cubierta por océanos ácidos ricos en Fe²⁺ y tenía una atmósfera muy pobre en oxígeno. Las únicas formas de vida eran algas primitivas. La evolución de las algas verdes-azules (cianobacterias) cambió el planeta. Estas algas formaron estructuras similares a arrecifes, llamadas estromatolitos. Por su carácter fotosintético eran capaces de liberar oxígeno. De este modo, el hierro de los océanos primigenios reaccionó con este oxígeno, dando lugar a hematites y/o magnetita que se depositaron en el lecho marino. La multiplicación de las cianobacterias condujo a la eliminación de la mayoría del hierro disuelto en las aguas de estos océanos y, de esta forma, una vez consumido el hierro y precipitado en forma de óxidos, el oxígeno pudo escapar a la atmósfera. Este cambio a una atmósfera con oxígeno, en una proporción semejante a la que existe actualmente, fue el que propició la posterior explosión de vida en la Tierra.

 

Formaciones actuales de estromatolitos (Hamelin Pool, Shark Bay, Australia Occidental). Foto: J. Luque

 

La alternancia de capas de sílice y de óxidos de hierro se debe a fluctuaciones, posiblemente estacionales, en la productividad de oxígeno por parte de las algas. En las etapas álgidas de oxigenación se formarían las capas ricas en hematites y magnetita, mientras que en los periodos de regresión de las algas predominaría la precipitación de sílice en forma de chert. Estos intervalos predominantemente silíceos también pudieron corresponder a un menor aporte de hierro al océano.

Contextos geodinámicos y edades aproximadas de los diferentes tipos de BIF.

 

• Tipo Algoma: Están ligados estratigráficamente o intercalados con rocas volcánicas submarinas en márgenes convergentes del Arcaico y en Cinturones de Rocas Verdes del Paleoproterozoico. El hierro y la sílice presentes en este tipo de depósitos derivaron de soluciones hidrotermales asociadas a centros volcánicos submarinos. Presentan facies de sulfuros cerca del foco emisor y facies de óxidos más alejadas. En ellos se observan intercalaciones de rocas volcánicas máficas y félsicas, grauvacas volcanoclásticas y pizarras y, en algunos casos, se asocian a depósitos de sulfuros masivos volcanogénicos (VMS). La mena de hierro predominante en este tipo de depósitos es hematites.

• Tipo Rapitan: Son los de menor extensión. Se encuentran en cuencas extensionales de tipo graben, relacionadas con las etapas iniciales de fragmentación del supercontinente Rodinia. Se interpretan como de origen glaciogénico, asociados con los eventos de “Tierra en Bola de Nieve” que tuvieron lugar durante el Neoproterozoico (periodo Criogénico, entre 720 y 635 Ma) y que originaron la congelación de los océanos a escala global. En estos eventos, las aguas marinas quedarían aisladas del oxígeno atmosférico por la formación de gruesas capas de hielo superficiales, generando océanos anóxicos. En este tipo de BIF, los niveles ricos en hierro se formarían en los intervalos de deglaciación, en los que desapareció, al menos parcialmente, la capa de hielo superficial en el mar. La oxigenación de las aguas provocaría la oxidación del Fe²⁺ disuelto en ellas, generando la formación de óxidos de hierro insolubles (predominantemente hematites) cuya mayor densidad los acumularía en el lecho marino.

Esquema simplificado de la formación de las BIF de tipo Rapitan.

Aspecto general de una Formación Bandeada de Hierro, tipo Lago Superior (Hamersley, Australia Occidental). Foto: J. Luque

Detalle de la alternancia de capas silíceas y de minerales de hierro en un yacimiento de tipo Lago Superior (Hamersley, Australia Occidental). Foto: J. Luque

 

LECTURAS RECOMENDADAS:

Gross, G.A. (1996). Algoma-type iron-formation. In: Eckstrand, O.R., Sinclair, W.D., Thorpe, R.I. (Eds.), Geology of Canadian Mineral Deposit Types. Geological Survey of Canada. Geology of Canada, pp. 66–73 (No. 8).

Hagemann, S.G., Angerer, T., Duuring, P., Rosière, C.A., Figueiredo e Silva, R.C., Lobato, L., Hensler, A.S., Walde, D.H.G. (2016). BIF-hosted iron mineral system: A review. Ore Geology Reviews, 76, 317–359.

Klein, C. (2005). Precambrian banded iron-formations (BIFs) from around the world: Their age, geologic setting, mineralogy, metamorphism, geochemistry, and origin. American Mineralogist, 90, 1473–1499.