Geología, mineralogía y génesis de las mineralizaciones de Wollastonita de Mérida (Extremadura)

Abstract

Esta Tesis Doctoral se enmarca en una línea de investigación de Minerales y Rocas Industriales, desarrollada por el grupo de trabajo Mineralogía Aplicada, del Plan Andaluz de Investigación de la Junta de Andalucía, al cual pertenece el doctorando desde su integración en el Departamento de Cristalografía y Mineralogía de la Universidad de Sevilla, en 1989, hasta la actualidad. Es un tema novedoso en el campo de la Mineralogía Aplicada, sobre todo en nuestro país, por tratarse de un mineral recientemente incorporado al sector minero-industrial. Hasta la década de los años cincuenta, en que comenzaron las explotaciones con fines comerciales, la wollastonita solo tenía interés para el petrólogo, como un componente accesorio más de las rocas metamórficas. En los últimos tiempo se ha convertido en un mineral de gran interés industrial, con una producción creciente para satisfacer la demanda de la industria moderna y la protección del medio ambiente, en cuanto a su empleo como material sustitutivo de los asbestos y agente de carga de elevadas prestaciones, sin haber renunciado a sus aplicaciones cerámicas tradicionales. Esta excepcional coyuntura ha estimulado la exploración minera en muchos países, y se han ejecutado costosos programas de prospección aún disponiendo de un conocimiento sesgado y muy limitado de las características mineralógicas, físico-químicas y texturales del mineral, y, a veces, partiendo de una infraestructura geológica deficiente para localizar yacimientos explotables e interpretar su génesis con cierto rigor. Por otra parte, la mineralogénesis de la wollastonita tiene implicaciones petrológicas interesantes. Su estudio puede contribuir, especialmente, al conocimiento de los procesos metamórficos y/o metasomáticos que operan en las aureolas de contacto. Finalmente, en la elección del tema ha influido decisivamente nuestra participación en un reconocimiento geológico de la zona de Mérida, realizado en el marco de un Proyecto de Exploración financiado por la Junta de Extremadura, en 1991. Este Proyecto, además de ofrecernos la oportunidad de contactar con la geología del área y con las mineralizaciones de wollastonita, nos permitió perfilar el planteamiento global de un problema mineralógico y mineralogenético atractivo, con el ánimo de emprender una investigación sistemática, de carácter científico y aplicado. El objeto del presente trabajo es el estudio geológico, mineralógico y genético de las mineralizaciones de wollastonita del área de Mérida. Los objetivos concretos que se pretenden cubrir con esta investigación se resumen en los siguientes puntos: - Contribuir al conocimiento del contexto geológico local de las mineralizaciones, y especialmente al metamorfismo del contacto del área de Mérida. - Localizar y delimitar cartográficamente las áreas mineralizadas, procurando establecer los factores geológicos que controlan la presencia de wollastonita en la zona. - Caracterizar el mineral y las rocas asociadas, desde el punto de vista químico, mineralógico y textural, y determinar algunas propiedades de interés industrial, a escala de laboratorio, al objeto de estimar sus posibilidades de aprovechamiento. - Proponer un modelo mineralogenético cualitativo, que permita explicar la formación de la wollastonita en relación con los procesos metamórficos-metasomáticos de la aureola de contacto. El presente trabajo es una aportación al conocimiento geoquímico, mineralógico y genético de las mineralizaciones de wollastonita, con implicaciones en el metamorfismo de contacto del área de Mérida. El capítulo de Inclusiones Fluidas, trasciende más allá del interés geológico local o regional, por su tratamiento original a la hora de abordar la naturaleza y composición de los fluidos atrapados por la wollastonita, bajo condiciones de alto grado metamórfico. En relación con los objetivos planteados al comienzo de este trabajo, las conclusiones más relevantes que se pueden extraer del estudio realizado son las siguientes: 1. Las mineralizaciones de wollastonita se encuentran en la zona más interna de la aureola de contacto del Plutón granítico de Proserpina, en relación especial y genética con los niveles y nódulos de chert intercalado en las calizas carbonosas del tramo inferior de la Serie Carbonatada, atribuida al Cámbrico inferior –mineralotecto litoestratigráfico. 2. Las mineralizaciones presentan morfologías bandeadas y nodulares heredadas de los niveles silíceos reemplazados, y, por consiguiente, se disponen orientadas según las direcciones de estratificación (N120-140ºE), de acuerdo con una geometría pseudofractal. La wollastonita se concentra preferentemente en las zonas de charnela de los pliegues, donde el engrosamiento de los niveles de chert era superior –control estructural-, de ahí que las principales áreas mineralizadas se localicen, a escala cartográfica, en los cierres periclinares de los antiformes adyacentes al cuerpo intrusivo. 3. Las bandas wollastoníticas son prácticamente monominerálicas. Están constituidas por agregados fibrosos o columanres de wollastonita-Tc, con una composición química muy próxima a la teórica o ideal, si bien en algunas muestras se ha detectado una discreta sustitución isomórfica de Fe y Mn por Ca, en las posiciones octaédricas de la estructura triclínica. Los cristales de wollastonita contienen impurezas de clinopiroxenos diopsídicos y numerosas inclusiones fluidas primarias de tamaño excepcional, además de calcita secundaria. Eventualmente, las masas de wollastonita pueden englobar granates y vesubianita, sobre todo en las proximidades del contacto intrusivo. 4. Las mineralizaciones de wollastonita se originaron en un sistema abierto, por la reacción de los mármoles con los niveles y nódulos de chert, en presencia de un fluido muy acuoso, hipersalino, compuesto originariamente por H2O-NaCl-(KCl)-HCl y sílice acuosa, que fue infiltrado en la aureola de contacto a favor de las juntas de estratificación y las fracturas, en una etapa subsiguiente al metamorfismo isoquímico. 5. La composición isotópica de las wollastonitas próximas al contacto intrusivo (δ18O = 11,8) sugiere que el fluido infiltrado en la aureola, probablemente, estaba en equilibrio isotópico con el granito de Proserpina, razón por la cual se le atribuye un origen magmático, si bien no se descarta la mezcla con otros fluidos de baja salinidad, activados en las rocas encajantes por la intrusión granítica. La transferencia de materia entre las calizas y los niveles de chert ser produjo por metasomatismo bidifusional de CaO y SiO2, en sentido inverso, como respuesta al gradiente de potencial químico de ambos componentes, establecido entre dos sistemas que estaban en desequilibrio. Los mecanismos de nucleación y crecimiento de la wollastonita por metasomatismo bidifusional estuvieron rígidamente controlados por la naturaleza de la fase fluida y por la cinética de la difusión. Las condiciones P-T-X de formación de la wollastonita fueron, aproximadamente, las siguientes: P = 500 bares; T = 550-580 ºC y XCO2 = 0,05. 6. La wollastonita de Mérida posee una pureza y unas propiedades técnicas similares a las del mineral que se comercializa internacionalmente para uso industrial. De acuerdo con su grado de acicularidad más frecuente (5:1 – 10:1), se podría emplear en la industria cerámica y como agente de carga simple, siempre que las reservas del yacimiento justifiquen su exploración con fines comerciales. En este sentido, se propone la ejecución de una campaña de sondeos mecánicos, verticales, de hasta 15 m de profundidad, en el sector norte del cerro Carija.