Estructura y textura de las menas estratiformes ... Fm El Cobre... · tos: Ch~. rco Redondo,...
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Estructura y textura de las menas estratiformes manganiferas de todorokita de la formaci6n
El Cobre, Cuba
lntroduccion
Las menas de todorokita de la Isla de Cuba, concentradas principalmente en la provincia de Oriente son un tipo unico de menas industriales ricas en manganeso. En el perfodo desde 1888 hasta los aiios cincuenta de nuestro siglo, en los numerosos yacimientos de esta region fueron extrafdas unas 3 500 000 ton de mineral. La mayor parte fue extraida de seis grandes yacimientos: Ch~.rco Redondo, Ponupo, Quinto, Taratana, Bueycito y Los Chivos (Jutinicu).
La estructura de Ia mayor part::: de las menas industtiales es muy fuera de lo comun y es el objetivo de la presente investigaci6n. El estudio de 1a situaci6n geologica de los cuerpos minerales, su constituci6n y condiciones de yacencia, cfectuado para adarar el origen de las menas, asi como la recolecci6n de las muestras para los analisis mineral6gicos en el campo, se realizaron por E. A. Sokolova y los colaboradores del Institute de Geologia de Cuba, A. Brito yD. P. Coutin (1965-1969). Los estudios mineral6gicos de las menas de todorokita, el analisis de sus estructuras y la reconstrucci6n de las peculiaridades de cristalizaci6n del proceso de su formaci6n, fueron efectuados por V.I. Stepanov (1969-1970).
Los yacimientos de manganeso son mas j6venes que el Eoceno inferior y estan comprendidos en las rocas de yacencia monoclinal de la Fotmaci6n El Cobre, descrita en monografiias (Lewis y Straczek, 1955; Simons y Straczek, 1958). Esta formaci6n esta representada par un paquete de rocas de origen vulcan6geno-ch1stico (tobas y tufitas), cuya deposici6n ocurri6 en condiciones marinas.
E. A. SOKOLOVA y V. I. STEPANOV, del Instituto de Geologia de la Academia de Ciencias de Ia URSS.
A. BRITO y D. P. COUTIN, del Instituto de Geologia de la Academia de Ciencias de Cuba.
Entre estas rocas, en cantidades subordinadas, existen lavas. La composici6n de los efusivos y del material piroclastico varfa de dacftica a basaltica, con cvidente predominio de variedades andesiticas. A lo largo de todo el corte de la formacion se encuentran capitas y lentes aisladas de calizas frecuentemente enriquecidas con material piroclastico. En sus horizontes superiores la cantidad de rocas cm·bonatadas aumenta tanto que en la composici6n de la formaci6n se distinguen como el miembro aparte Charco Redondo.
La edad de la Formaci6n El Cobre abarca el intervale de tiempo desde el Cretacico tardio basta el principia del Eoceno medio. Su espesor, aproximadamente, se estima de 4 000 m. ~obre la Formaci6n El Cobre yace estratigraficamente en concordancia la formaci6n no mineralizada eocenica San Luis, representada por rocas eminentemente terrigenas: areniscas, conglomerados, lutitas, margas, con menor frecuencia calizas. En el sentide estructural hay tendencia a que parte de los yacimientos de manganese coincidan con las areas donde se desarrollan pequefios braquiantidinales. La mayor parte de los yacimientos industriales estan concentrados en la parte superior de la Formacion El Cobre, que abarca varias def;:enas de metros del corte. Las menas yacen predominantemente entre tobas, una considerable parte de las cuales se distribuye en las cercanfas del contacto del paquete de rocas piroclasticas con las calizas de la asodaci6n Charco Redondo. En algunos casas son metaliferas las tobas que forman capitas subordinadas dentro de estas rocas carbonatadas. La extension de la franja de rocas manganfferas en la provincia de Oriente es de cerca de 200
80
km. En cste tcrritorio se conoccn alrededor de 200 yacimientos y manifestaciones de m;mganeso.
Segun la opinion de E. F. Burchard ( 1920) la deposici6n del manganeso ocurri6 a partir de aguas artesianas, mediante el relleno de oquedades y poros, y tambien por sustituci6n parcial de capas de rocas porosas. C. F. Park y M. V. Cox (Park 1942; Park y Cox 1944;) supusieron que los compuestos de manganese fueron traidos por fuentes calientes, cuyas aguas se descargaron en las capas de rocas porosas y agrietadas y solo a veces alcanzaron el fondo del mar, sedimentando los oxidos de manganeso en forma de deposito primario. F. C. Simons y D . A. Straczek (1958} consideran que la acumulad6n de menas "estratificadas" ocmri6, preferentemente en e1 fondo del mar en la zona de ncci6n de las fuentes calientes.
Composici6n sustancial de las menas.
El estudio de la composicion sustancial de las menas de manganese de Cuba se come.r.z6 sistema· ticamente desde e1 aiio 1941 por numerosos in· ve:>tigadores, principaimente norteamericanos: D. F . Hewet, E. V. Shannon, 1921; M. Fleisher, V. E. Richmond 1943; A. A. Levinson 1960; S. Frondel, U. B. Marvin, J. I to 1960, A. H ore, M. Ross, C . M. Warshaw, D. M. Faulring 1962, Richmond et al., 1969. Como resultado de estos trabajos, en la composic.i6n de las menas fueron determinados 15 minerales de manganese: braunita, pirolusita, manganita, hausmanita, romaneshi·· ta, criptomelano, ranceita, todorokita, neotocita, bementita, orientita, inesita, piedmontita, wad y rodonita < * ) • De ellos solo la todorokita y la pirolusita y en menor grado la braunita, forman concentraciones industriales. De los silicates de manganese se conocen grandes acumulaciones de neotocita con bementita.
Las menas silicatadas manganesiferas de bementita-neotocita predominan en algunos yacimientos, pero por su inferior contenido en manganese tienen poco valor industrial. En los yacimientos silica-
"1) La denomin aci6n "romuneshHa" de acuerdo co;t Ia dt> <'is i6n de Ia Asoclaci6n Mineral6gica ln!t'rtwclcnal sc pro· pone para el mineral [la Mn + 2 Mn,+ .JO, n H,O (psi!o· mPlano) por Ia con fus i.on en cl uso de este u ltimo ~cr· mino . u tiliznndo tambien como untltcador par~ los ox t· dos solidos de manganeso ind eterminados .
to-manganes!Eeros se elaboraron solamente las menas de la zona de oxidaci6n.
Un mineral importante en las menas industriales ricas de manganeso es la todorokita (Mn'·2, Ca, Na) Mn,·4 07. 2 - 3 I-hO, que en algunas partes es sustituida cnergicamente pot pirolusita hipergenica (parcialmente hipogenica ?). La pirolusita forma pseudomorfosis en los agregados radiales de todoroki ta y una parte se desarrolla en forma de venitas terrosas y granulosas y acumulacioncs irregulares. La todorokita originalmcnte se describia como " un mineral tipo psilomelano" y fue tomada como un mineral nuevo, la " delatorreita" (Simons y Straczek, 1958). La identidad de la "delatorrei· ta" con la todorokita fue establccida en 1960 (Frondel, Marvin, Ito, 1960).
.Actnalmente h toclorokita ha sido diagnosticada por metodos exactos en todos los yacim ientos grandes y en muchas manifestaciones pequefias de Cuba {Straczek et al., 1960). Se tienen 9 analisis quimicos del mineral , cuyos dlculos mostraron la presencia en este de inclusioncs mecanicas, a pesar de la cstructura homogenca externa de los agtegados esferuHticos de todorokita (T:1bla l) . Como fue aclarado en Ins observaciones al microscopic, las microinclusiones m~1s frecuentcs son de manganita, pirolusita, monrmori11onita , pirita limonitizada y cuarzo. Las dificultades para obtener el material puro para los amllisis quilnicos fue una de las causas de las &;tintas variantes para 1a formula de la todorokita. Los estudios roentgenometricos de todorokita tambien tuvieron sus dificultacles. Por cl desorden considerable de las ca]Jas en la estructu.ra de la todorokita, los pulverogramas son, por lo regular de mala calidad .
En la Tabla 2 se indican los roentgenogramas de mas calidad de la todorokita cubana. Para la comparacion se ,publica el roentgenograma de una todorokita hipergenica de las geodas limoniticas del yacimiento de hierro de Bakal, en el Ural Meridional. Se debe anotar que en estos roentgenogramas se aprecia una notable oscilacion en ias intensidadcs y 1a posicion relativa de algunas lfneas que se salen de los Hmites del error de medicion . La causa mas probable de csto es l.i va· riaci6n en la esrructura en capas de la todorokita,
TABLA 1
Resultados de los andisis quimicos de to dorokita de distintos ya.dmientos de Cuba.
Chan..-o Redondo · Quinto Taratana Ponupo Monte Negro
Datos Frondel Componentes Nuevas 1960 Straczek et ul, 1960 Levinson 1960
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Na20 0,89 1,14 1,44 1 ,3·1 1,30 1,23 0,85 1,45 1,3
K20 0,78 0,35 0,75 0,-13 0,24 0,48 1,48 0,06 0,7
CaO 3,23 2,30 2,1.3 2 ,03 2,57 1,52 2,66 5,51 0,4
SrO - 0,05 0,13 - 0,60 0,24 0,53 0,92 1,2
BaO 0,61 0,19 0,40 O,l...f 1,05 0,20 0,18 0,54 0,9
CoO - 0,05 0,18 0,2.3 - 0,02
NiO - 0,05 - - - -- -CuO - 0,01 0,44 - trazns trazas trazas 0,02 0,5 MgO 1,05 3,25 3,22 3,13 1 ,0-t .3,51 1,58 0,88 2,7 MnO 9,58 11,65 10,70 1.f,56 10,04 8,87 10,16 11,24 9,2
Mn02 68,80 69,57 68,46 67,19 /2,37 72.15 7 ] ,61 67,86 70,6
AhOJ - "H 0,19 - 0,-16 0,14 0,12 0,25 1,2
Fc20 , 4,24 c 0,07 - 0,06 0,06 0,06 0,18 2,2
R20 3 - 0,26
Si02 1,47 0,27 0,41 0,1-t 0,95 0,24 0,64 0,64
so3 - 0,14 - - - - - - no sc obs. Mo03 - 0,05 H2o ·· 9,22 10,50 10,99 10,69 8,80 10,61 9,0.3 9,47 8,2 H20- 0,"70 99,·!8 99,27 98,90 99,02 99,3
100,56 100,0 1 99,.51 99,88
Analisis re~1lizados por: 1 - E. S. Bacilevskaya, 2 - Ito J., 3 - W arshaw K. M., 4 - Gonic F. A.
5, 6, 7, 8 ~ Warshaw K. M., 9 - Grier J. A. y Holt H. 00 ,_
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TABLA 2
Oilculo de los roentgenogramas de todorokita
C UBA Ural
Los Chivos Charco Redondo Bakal
I da I da I da
10 9,6 To 9,6 10 9,59
2 franjas 7,1 1/4 7,13 1 a 7,93
6 4,75 8 4,80 8 4,86
2 a 4,4 1 a 4,45 1 a 4,43
1/2 d 3,40 1/2 3,40 4 a 3,41
2 3,18 1 3,20 - -6 3,07 1 3.10 4 3,13
1 d 2,44 3 2,46 3 2,46
7 2,37 5 2,40 4 2,37
1 2,33 4 2,34 2 2,35
2 d 2,20 2 2,23 3 2,24
1 d 2,14 1/2 2,13 3 2,12
3 d 1,98 2 1,98 2 1,99
1 d 1,92 1/2 1,92 1 1,92
1 d 1,75 1 1,78 2 1,75
1/2 1,68 1/ 2 1,6_8 1 1,67
2 1,63 - - 2 1,63
2 d 1,54 1 1,53 2 1,52
1/2 d 1,48 3 1,49 1 a 1,48
4 d 1,42 2 1,420 5 a 1,410
2 d 1,38 1 1,39 2 a 1,380
A Fe D=57.3 mm A. Fe D=114 rom >.. Fe D=57.3 mm
d - linea difusa, a - linea ancha
primordialmente a costa de la politipia y el desorden de las capas.
Morfologia de los agregados minerales de las mcnas . .
Por Ia morfologia de los cuerpos minerales lo~ yacimientos de manganese de Cuba se dividen en dos grupos: los estratiformes ("en capas"), que predominan notablemente y los cuerpos subordinados de forma irregular (lentes, nidos, deposito;; en forma de chimenea y de vetas, cuerpos brechados). Una gran cantidad de datos se ha obtenido de los yacimientos del primer tipo, muchos de los cuales estan totalmente explotados. Se ha establecido que los cuerpos minerales estratiformes frecuentemente tienen en planta configuracioncs redondeadas o eHpticas a grosso modo, independientemente de Ia composicion de las rocas encajantes. Muchos de ellos estan compuestos por varias "capas" (hasta cuatro) enriquecidas en oxidos de manganese situadas una sabre otra y separadas por tobas no mincralizadas, tufitas calcarcas y con menor frecucncia por calizas. El cspesor de las "capas" mincralcs llega hasta 12-15 m. Siguicndo su direccion, las "capas" pueden interrumpirse bruscamente o acufiarse gradualmente, antes de lo cual generalmente se separan en finas "capitas". Son frecuentes las estructuras y vetas locales transversales de hasta 5 em de espesor (Simons y Straczek, 1958).
Constitucion de las "capas" minerales. Las "capas" minerales por su constitucion son muy heterogeneas. La heterogeneidad ante todo es provocada por la distinta intensidad de sustituci6n de las difcrentes capas de rocas encajantes por la todorokita. Estas se diferencian por el espesor, el grado de porosidad y la composici6n granulometrica. Este tipo de agregado esta representado por menas masivas estratificadas, que repiten con exactitud la caracteristica textural de la roca sedimentaria (Fig. 1-a) . Tales agregados de todorokita componen las menas pobres de manganese mas difundidas en Ia region. Su constituci6n se caracteriza porquc predominan cl relleno de poros y la sustituci6n por todorokita de la parte fina dispersa de las rocas pirocl:isticas. En esto quedan intactos los cristales de olivino, piroxeno y feldespato en las particulas de
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toba vold.nica, conjuntamente con los fragmentos mayores de vidrio, rocas volcanicas y conchas de foraminfferos. Como resultado de este proceso se forma la caracteristica estructura de cementaci6n de las menas, que muchas veces recuerda la poiquilltica (Fig. 1-b). Un cuadro analogo aparece cuando se sustituyen las brechas sedimentarias por el mineral de manganese. Por regia general quedan sin sustituir los fragmentos de rocas voldnicas, las tobas, las calizas.
Otra causa de la heterogeneidad de la constituci6n de las "capas'' minerales es la alternancia desordenada de los agregados del tipo arriba descrito, con otro. Para este Ultimo es caracterfstico el desarrollo metasomatico de formas independien· tes de cristalizad6n de agregados de todorokita visibles macroscopicamente: la arrifionada (botroidal) y la dendrftica. Estos agregados tienen estructuras t"nto de cementaci6n como cristalina gruesa o esferoidolitica2
'') • En el caso de la cristalizaci6n dendrftica, entre las distintas ramas de las dendritas sc conserva la roca inalterada, al mismo tiempo que las ramas de las dendritas tienen estructura de cementaci6n o estan compuestas por todorokita de cristales grandes. (Fig. 2).
La tercera causa de la heterogeneidad de las "capas" es que Ia constituci6n de cada "capita" no es constante seglin la direcci6n de la capa. Elementos aislados de la estructura de la mena pueclen prolongarse en promedio un metro. Algunos tramos lenticulares de tobas no estan sustituidos por la todorokita. Los agregados de cristales gran. des de todorokita frecuentemente estan localizados en los intervalos con contornos lenticulares o en forma de nido.
Todas las "capas" minerales son "capitas" de distinta estructura y espesor en alternancia irregular. Una peculiaridad unica de las menas de todorokita es la orientacion de los agregados esferuliticos, csferoidoliticos y dendriticos, por lo regular en una direccion de arriba a abajo. Entre los agregados con estructura de cementaci6n y la
:2•) Sc propane dcsignar por csferoidolitos a aquellas varieda · des de esferulitos que t iencn no e! credmiento zona( co· rriente concentrico circu lar de constituci6n genera l ra· dia l. sino eliptico. Los es feroidolitos, igual que los esfcrulitos pueden considerarse como individuos que pued ~n formar distintos agregados (vcr Grlgoriev, 1961 , t><i~:. 253-258).
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f igura
Mena de cementaci6n de t odorokita a) Ia sustituci6n irregula r par !a lodoroid la (pseudomorfizaci6n) acentua La eslratificaCI<)n para lela de Ia toba; yacimiento Los Chivos (Jutinicu) muestra de tam afio natural. b) [ragmento de Ia muestra de !a fig. l - a; se ven las segregaciones porfidicas de los minerales de las roeas volcanicas y los fragmentos de toba intac-
ta. Secci6n delgada. Aurnento 20.
todorokita de cristales grandes siempre se observa un limite bien marcado. Segun aumenta el contenido de todorokita de cristales grandes en la capa mineral, la calidad de la mena crece. Las menas de todorokita de mas alta calidad consisten de todorokita casi pura y contienen basta un 65% de MnOz.
Un tipo peculiar de constituci6n de cuerpos minerales se aprecia en las capas de brecha sedimentaria o de tobas con cantos grandes erraticos. Por la ausencia de una estratificaci6n marcada en muchos tramos de las rocas encajantes, los agregados desctitos anteriormente se desarrollan irregularmente en extrema, aunque permanece la tendencia general a conservar Ia orientaci6n de las cortezas esferulfticas con las cabezas de los esferulitos verticalmente bacia abajo. Cerca de los cantos grandes generalmente no sustituidos por Ia todorokita, la direcci6n del crecimiento de los esferulitos y es-
feroidolitos aislados puede cambiar. Ocurre la combadura de algunos fragmentos por el crecimiento de los esferulitos y esferoidolitos, las astilladuras de los esferoidolitos cuando encuentran obst~kulos. Como resultado, Ia distribuci6n de la todorokita en la "capa" puede ser completamente dispareja y las menas con frecuencia· tiem!n aspecto moteado. En los· casos generales, los fragmento<> y cantos de rocas pirochisticas que no sufren sustituci6n por todorokita pueden ser su.stituidos por dt~ndritas de todorokita de una segunda generad6n3~' >.
3*) Se dcbcn d ist inguir los terminos generac!o n y cngcndr a· miento. El termino .. cngendramiento•• (surgimicnto) Gri · goricv. 1961 se ut iliza tanto para caradcrizar el proceso en que aparcccn nuevas individuos de minera les en las condiciones de crecimicnto de las lases de una gencracion (paragenesis), como para caracterizar los productos de ese proceso de engcndramiento. Para cl primer caso se propane conservar cl termlno cngend rarniento y para e.l segundo se propane el nuevo termino "genera· cion "' de los individuos minernles.
Figura 2
Dcndrita volurnctrica ramificnda a grosse modo de todorokita con e~ tructu ra de ccmcniacio;l en toba no mineralizada; a) Corte longitudi nal; b) Corte transversal; la forma de los cor tes de las distint as ramas de Ia dendrite es analoga a Ia lirni Llci611 de las concrccioncs arrii1onaclas ai sladas. Ync. Charco Redondo. Tamafio
redu<.:i do.
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La direcci6n del crecimiento de las dendritas conserva la direccion vertical y a veces se observa que las cabezas crecen ramificadas bacia e1 centro del clasto. Fen6menos analogos fueron encontra· dos en las brechas de los yacimientos "no estratificados". Indudablemente, el estudio de las estructuras y las texturas de las menas de todorokita en las brechas tienen el mayor valor teorico para la comprensi6n del proceso de su origen. Por desgracia el insuficiente afloramiento de tales menas no permite hacer observaciones completas.
Frecuentetnente el cuadro general de la constituci6n de la "capa" mineral se complica con el desarrollo complementario de metasomatitas sillceas calced6nico-cuarzosas de origen end6geno y exogeno (?) (el "bayate") (Fig. 3). A diferencia de los agregados de todorokita estas rocas originan cuerpos de forma irregular, concreciones, aureolas conformes. Es posible que parte de las metasomati· tas calced6nico-cuarzosas sea post-mineral, ya que se observaron casas de sustituci6n de menas de todorokita y pirolusfticas por sflice.
Constitucion de los agregados minerales con estructura de cementadon.
La constituci6n mas interesante de agregados de todorokita, que presentan formas propias de cristalizaci6n son la arrifionada (botroidal) y la den-
dritico-volumetrica, entre las cuales se tienen transiciones graduales. En el caso mas simple, limpiando la superficie irregular protuberante del contacto entre una mena pobre con estructura de cementaci6n y una capita de toba mineralizada, descubrimos la superficie arrifionada-concrecional de un agregado de todorokita.
Tales formas son tipicas para las concrecioncs que crecen muy juntas y rellenan, por ejemplo, una grieta en milonita, alterada en la corteza de intemperlsmo. En e1 corte, esos agregados de todorokita son homogeneos. Sus estudios microscopicos muestran la constitucion de granos finos de todorokita en el cementa, semejante al de la mayorfa de las concredones corrientes de cualquicr composicion. No se aprecian diferencias en la estructura de tales agregados y de las "capitas" minerales que repiten completamente el dibujo textural de Ia roca scdimentaria. El crecimiento de un agregado con semejantes superficies concrecionales Ileva al desarrollo de protuberancias redondeadas, que pasan a dendritas volumetricas ramificad~, las cuales tienen esa misma constitud6n microsc6pica.
En los cortes transversales a traves de las dendritas se crea una ilusi6n total de concreciones arrifionadas a grosso modo separadas y aisladas (Fig. 2). Estas dendritas alcanzan la longitud de
Figura 3
Aspecto de una "capa" minera l con ti pos de agregados de todorokita de ceme ntacion (a) y volumetrico-dendrilica (b) . Sc ve cl desarrollo irreg ular de las dendritas en Ia parte inferior de Ia capa . Las ultimas cstan bordeadas par una aureola de mctasomati tas siliceas end6genas (?) (v). Segun F. E. Simons y D. A. Straczek; yacimiento C harco
Redondo.
un metro y e1 ancho de la rama basta 10 em. Al hacer los preparados, la escultura de la superficie lateral de las dendritas refleja con salientes escalonados las diferencias en la composici6n granulometrica y en la porosidad de las distintas capitas de rocas encajantes, lo cual es caractcrfstico tambien para las concreciones corrientcs.
Constituci6n de los agregados de todorokita de cristal::s grandes. Las variaciones de la estructura de los agregados cristalizados4 ~' J de todorokita son mucho mas complejas y diversas. En varias "capitas" finas, compuestas completamente por todorokita se observan todas las transiciones: desde los agregados con superficie esferulitica arrifi.onada y esferulitos aislados individualizados hasta los agregados con superficie ondulosa, compuestos por haces divergentes de fibras de configuracion imprecisa. En el primer caso, tenemos la estructura drusitica csferulftica clasica con una selecci6n geometrica bien marcada entre los distintos esfcrulitos. (Grigoriev, 1961; Stepanov, 1970). En el segundo, una corteza esfcrulitica complcja con cristalizacion desordenada como las drusas de cristalcs muy grandes, en que la separaci6n formal de un individuo generalmente es imposible.
En el engrosamiento de algunas capitas de cortcza esferulftica, en las fracturas se ve el cambio gradual de la configuraci6n circular de algunos anillos concentticos de los esferulitos a eliptica. Esto, antes que todo se manifiesta en el aplanamiento de las cimas y en el aumento de la pendiente de la inclinacion de la superficie de los anillos concentricos en las partes laterales del esferulito respecto a Ia base de la corteza. De este modo se forman las cortezas compuestas por esferoidoli;os. En el caso de su desarrollo complete se forman drusas con la superficie arriiionada aplanada {no esfetica) y esta muy claramente manifestada la selecci6n geometrica de los esferoidoli tos vistas en la superficie de fracturacion. En la superficie de fracturacion transversal en la base de esas cortezas, como en las cortezas esferulfticas en las "capitas" finas, se ve la constitucion fibrosa corrientc del
4•) Sc deben dis li nguir los conceptos "cr istal ino" (s us fan d a c ris ta !ina) y " cr lstalino" (que esta lim it ado exto:>rior m~nte en form~ d e crista les, <>sier ulitos y c~ lcroidol i· tos ]. Para el ult1mo caso se propane utiti za r el termi· uo "cr lsta lizado".
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agregado con un ligero brillo sedoso. Segun engroseu los agregados en Ia superficie de f1 actura· cion aparece el brillo ccntellcante caracteristico que evidencia Ia torcedura axial de las fibras de los esferoidolitos, semejante al caso de la calccdo· nia. El grado de torcedura hecuentcmcnte disminuyc en las superficies la terales de los csferoidolitos (Fig. 4).
La posterior complicaci6n en la constitucion de los agregados de esferulitos y esferoidolitos ocurre por dos vfas. Cuando varia bruscamente el regimen de cristalizacion en la superficie de Ia corteza (drusas) de los esferulitos o esferoidol1tos en crec1tn1ento se observa d engendramiento masivo de centros de crecimiento de individuos de una
Figura 4
Agregado nwsivo esfcroidolitico de tod;n okita . Yac. Charco Redondo. Tamaflo red uci llo.
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nueva generaci6n. La continuaci6n de su crccimiento y la selecci6n geometrica lleva al surgimiento de un agregado drusitico semejante al primcro. La alternancia de cortczas esferullticas o esferoidoliticas de varias generaciones cuando la correlaci6n de los espesores de las distintas cortczas es arbitraria crea una cstructura heterogenea muy compleja de agregaclos.
En el segundo caso en las cortezas aumenta progresivamente la cantidad de cenuos de crecimientO. En esto los esferoidoli tos individuales disminuyen la magnitud del corte transversal conservan· do el angulo de divergencia de las fibras que lo componen. Surgen los individuos alargados hacia los lados delimitados por las superficies de induecion planas que los separan de los esferoidolitos vecinos. El tamaiio de los mismos alcanza 20 em
Figura 5
Creci rniento rilmieo · concelltrico de tin agregado de <lendril as volurndricas de todorokita f! ll <.a li za. Ya c.
Juanita . Tamniio reducido.
con una anchura de basta 1 mm. Individuos semejantcs pueden a su vez rcunirse en esferoiclolitos de segundo orden, en los cuales jucgan el papel de fibras aisladas en los esferoidolitos de primer orden. Surgen las estructuras caracteristicas para algunos pollmeros cristalinos. Semejantes agregados tienen muchas vcccs una participaci6n muy bien manifestada. Debido a la disoluci6n de finas peliculas de calcita en las superficies de inducci6n o par otras causas, en el agregado aparecen estructuras prismaticas caracterfsticas que rccuerclan en miniatura la participaci6n columnar de los basaltos.
Conjuntamente con la sustitucion completa de la toba par los agregados masivos de cristales grandes de todorokita, f recuentemente se encuentran tambien agregados dendriticos de estructura esferoidolitica entre las cuales la roca queda sin sust ituir. Estos alcanzan su mayor perfecci6n de forma cuando sustituyen las capitas de calizas. En esto son frecucntes los agregados dendriticos ritmico-conccntricos (Fig. 5). Al observar las "capas" minerales compues tas primordialmente por todorokita de grandes cristales, en conjunto se crea la impresi6n de la cristalizaci6n esferulftica ritmica con espesores y estructura arbitrarios de los dist intos riunos y de la orientaci6n de los agregados en un solo sentido, Jirigido de arriba a abajo .
De csta forma en la heterogenea estructura de las "capas" minerales al crecer los agregados de todorokita de una generacion pueden aparecer dos procesos metasomaticos independientes. En uno ocurre la sustituci6n total de las rocas encajantes y en el otro parcial, con la formacion de la estructura de cementacion. Como ya fue subrayado, el Hmite entre los dos tipos de agregados metasomaticos es brusco. Las correlaciones de eclad entre los agregados de dendritas con estructura de cementacion y las dendri tas con estructura esferoidolltica sc observaron en cl yacimiento Ponupo. Sabre las cabezas arrinonadas de las ramas de la dendrita de estructura esferoidolitica creci6 con una completa forma hereditaria de crecimiento la dendrita con estructura de cementaci6n. En esto surgi6 la dendrita morfol6gicamente {mica, que evidencia el brusco cambia en la intensidad de sustituci6n de las rocas encajantes por la todoro-
kita at crccer un agregado. Por consiguiente, los agregados masivos de todorokita precedieron a los que iienen cstructura de ccmcntacion.
T extura de los cuerpos minerales y su genesis
Para reconstruir el proceso de fonnacion de las mcnas de manganeso del tipo descrito, la informacion mas importante la permite obtener el analisis de la textura de los cuerpos minerales basandose en el principia universal de la simetda de los fenomen~s ffsicos de P. Curie (Curie, 1966). La formulacion fundamental de este principia dice: "Si cualquier causa provoca cualquier efecto, la simetria de la causa debera reflejarse en Ia simetrla del cfecto".
iCmiles causas pueden interesarnos en este plano? En primer Iugar las fuerzas que trasladaron la sustancia de las menas ( 6xidos de manganeso) basta el lugar en que se dcpositaron. Las fuerzas que Ilevaron como si fuera una consecuencia, un efc::cto, a determinada forma de los cuerpos minetales, a su determinada constituci6n y situacion en el espacio. De acuerdo con los requisitos de la formulaci6n del principia de P. Curie, estas fuerzas deben describirse por los conceptos de simetria. Para concretar la soluci6n de esta cuesti6n, P. Curie formul6 el concepto sabre la caracteristica de la simetria: "La simetria caracteristica de cualquier fenomeno (merpo) es la maxima simetria compatible con la existencia del fen6meno (cuerpo)".
Sabre 1a base de estos puntos existe la posibilidad de precisar el concepto de "textura de los agregados minerales". Desde los tiempos de U. Grubenmann (Grubenmann, 1904) se entiende por textura las peculiaridades espaciales de la cons· tituci6n de los agregados minerales. Muchos autares indicaron los distintos indices que determinan las texturas sin indicar los Hmites precisos con el concepto "estructura". La confusion que surgi6 con esto entre ambos conceptos Ilev6 a que actualmente haya gran indeterminaci6n en el termino "textura".
Tanto la estructura como la textura determinan las peculiaridades espaciales (volumetricas) de la constituci6n de los cuerpos cristalinos. La estruc-
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tura, en el sentido estricto de la palabra, esta dcterminada por el cuadro geomctrico que forman las superficies de separacion de los distintos individuos (gninulos, cristales, esferulito:;) en un cspacio dado del agrcgado mineral. Depende de la for· rna de los individuos, determinada completamcntc per la cinetica del paso de la sustancia de la soluci6n al cuerpo del crista!. Esta definicion es cer· cana a la aceptada geceralmente. Para adarar el modo de traslaci6n de la sustancia de las menas (de minerales) hasta el lugar de su deposici6n (cristalizacion) result6 aplicable el an~.lisis textural basado en el principia universal de P. Curie (Stepanov, 1970). En este caso por textura de los agregados minerales entendieron las peculiaridades geometricas de las variaciones de la estructura del agregado ( o la ausencia de ellas), en toda la extension del proceso de cristalizaci6n dado, que fueron determinadas por la simetria de las fuerzas que esendalmente influyeron en la llegada de la sustancia desde el exterior al agregado en credmiento.
Para la determinacion concreta de la textura de los cuerpos minerales de todorokita, son esenciaIes los siguientes datos:
1 -la disposicion paralela de las capas minerales una sabre otra y 2 -la alternancia ritmica de agregados de todorokita de cementaci6n y de cristales grandes, con la orientaci6n en un solo sentido de los ultimos, dirigido de arriba a abaio. De estos datos se determina univocamente la slmetria caracteristica de los cuerpos minerales, correspondiente a la simetria del cono (Loo oo P) con la orientad6n de su vertice de arriba a abajo.
De acuerdo con ei principia universal de simetria C:e P. Curie, las fuerzas que trajeron la sustan·· cia mineral basta el lugar de su cristalizacion tambien deben tener la simetria caracteristica del cono. T e6ricamente puede haber solo dos variantes de solucion:
1) La infiltracion de las aguas alimentadoras de arriba a abajo bajo la accion del campo de gravitaci6n, que en cualquier punto local de la Tierra tambien tiene la simetrfa del cono.
2) El crecimiento de los agregados de todorokita en Ia corriente ascendente de soluciones termales, infiltra.ndose a traves de las rocas porosas.
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Para ambos casos es imprescindible un £rente horizontal plano de las soluciones en movimiento. Para elcgir el valor optimo rcsulto ser dec1sivo el arullisis de .Ia estructura de las cortczas csferulfticas y csferoidoliticas dcsdc las posiciones de las lcycs de la cinetica de la cristalizadon y del princlpio de P . Curie.
Y a se indic6 la existencia de transiciones graduates entre los esferulitos con forma esferica en los anillos concentricos de crecimiento y los esferoidolitos que tienen forma eliptica en los anillos conce~trlcos . Es decir, que los esferoidolitos son disimetricos5''' J respecto a los esferulitos. Esto, de acuerdo con una de las consecuencias del principia universal de simetrfa de P . Curie: "Cuando cualquier acci6n (cuerpo) revela cualquier disimetria, esra disimetria debera aparecer en las causas que las crearon" (Curie, 1966).
Eft'ctivamente, durante la cristalizad6n, a cualquier punto de la superficic del esferulito que crecc, llega igual masa de la sustancia del mineral, es dedr, el traslado masivo es is6tropo (tiene la simctria caracterfstica de la esfera OJ P ooq. Como es sabido, la difusi6n tiene esa misma caracteristica de las propiedades. De aqui se sigue que el creci· miento de cualquier esferulito individual se realiza a costa de la sustancia que trae la difusi6n. Esto es posible tambien pot el movimiento frontal de las soluciones alimentadoras, si la velocidad del crecimiento del esferuli to es inferior a Ia velocidad a que traen la sustancia las soluciones que se infiltran.
Otro fen6meno completamente distinto ocurre durante el crecimiento de los esfcroidolitos. Ya se subray6 que en eilos el grosor de los anillos concentricos de crecimiento esta aumentado bruscamente en las cabezas y rapidamente disminuyc en senti do lateraL Es decir, la simetria caracterfstica del esferoidolito individual responde al cono (Loo OJP) cuando la cabeza esta considerablemente aplanada. De aquf se sigue que la alimentaci6n del esferoi.dolito en crecimiento fue predominante en la cabeza, disminuyendo gradualmente la cantidad de sustancia que se depositaba en direcci6n
5'') ·P ar d is imctri~ se enliendc Ia simctria incomplcta en comP"raciun con Ia rn:ixirna poslble para c l fen6meno {cuer· po) (Shubniknv. 196! ) .
hacia la base del. agregado. Es decir, que la sime· tria de los esferoidolitos cs inversa a la simetrfa caracter!stica del cucrpo mineral. Esto es posible en cl caso en que la vclocidad del crecimiento del csferoidolito es comparable con la velocidad a que llcga la sustanda al agregado que crece. En esto el movimiento de las soluciones debe ser solamcnte bacia el agregado que crece. De esta forma, la causa de la disimetrfa del agregado de esferoidolitos es la forma plana del £rente de la soluci6n alimentadora, que provoca tambien el aplanamiento de la cabeza de los esferoidolitos. Por los datos experimentales tambicn se sabe del crecimiento predominante de los cristales en el sentido del movimiento de la soluci6n alimentadora (Shafranovskii, 1964).
Condusiones
Para los yadmicntos de mcnas de todorokita de la provincia de Orjente, caracterizados por Ia presencia de tcxturas directivas de los agregados y por la disrribucion de las capas una sobrc otra, sc nos prcscn ran como fundamentadas las siguienrcs conclusiones:
1) Los cuetpos minerales de todorokita en los yacimientos de manganese surgieron por medio de la sustituci6n de las robas y las calizas de la formaci6n El Cobre en estructuras geol6gicas favorables a costa del aporte de manganeso por soludones termales ascendentes . Las soluciones se trasladaron preferentemente por rocas porosas y no por dislocaciones tect6nicas.
2) La forma de los cuerpos minerales, en meelida considerable, csta determinada por los contornos de la corriente ascendente alimentadora de soluciones en el corte del plano de la estratificaci6n de las rocas encajantes.
3) En las menas de todorokita se encuentran Jos tipos de estructura: los agregados con estructuras de pseudomorfizaci6n (cementaci6n) y los agregados con for mas de crecimiento propias ( estructuras de cementaci6n, esferuliticas, esferoidoliticas y dendrftica:;}. En el segundo caso la velocidad del aporte de manganese por las soluciones mineralizadas cs comparable con la velocidad de cristalizadon de Ia todorokita; en el primer ca&:)
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aquella superaba a esta. Las diferencias entre los agregados de todorokita de cementaci6n y cristalizados, son producidas por el aumento brusco de Ia cantidad de centros de crecimiento (de nudeaci6n) a costa del aumento relativo de la velocidad de cristalizaci6n al formarse las estructuras de cementaci6n. La alternancia de las "capitas" de agregados con distintas estructuras, que crecen de
arriba a abajo, evidencia las oscilaciones periodicas irregulares en l.a velocidad del crecimiento respecto a Ia velocidad a que las soluciones alimentadoras ascendentes traen el manganese.
4) Se ha elaborado una nueva aplicaci6n del principia universal de simetria de P. Curie al analisis de las texturas y las estructuras de los agregados minerales.
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