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Instituto de Geofísica, UNAMCd. Universitaria, Del. Coyoacán

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Director: Jaime Urrutia Fucugauchi

Editores: Enrique Cabral Cano y Ana María Soler Arechalde

Editor Técnico: François Graffé Schmit

Distribución Instituto de Geofísica, UNAM y Venta: Sección Editorial

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Octubre, 2003

Portada: Tajo abierto en flujo de magnetita, El Laco, Chile.

PRESENTACIÓN

La serie Cuadernos del Instituto de Geofísica de la UNAM secreó con el propósito de llevar fuera de los muros universitarios lasexperiencias y conocimientos del personal académico de esteinstituto sobre los diversos programas y proyectos de investigación.Escritos en forma clara y amena, intentan llegar a un público sinconocimientos especializados para ponerlo al tanto de los avancescientíficos y tecnológicos en las Ciencias de la Tierra, Planetarias yEspaciales. Al mismo tiempo se espera que la cantidad y calidad dela información contenida en ellos proporcionen también materialde apoyo a profesores de niveles medio y superior.

El fin del siglo XX se caracteriza por la amplia difusión que sele ha dado al conocimiento y a los resultados de la ciencia queanteriormente estaban reservados a unos cuantos. En el siglo XXI,debemos intensificar el esfuerzo divulgativo para garantizar que elciudadano del futuro participe de la cultura científica en la medidasuficiente que le permita comprender e inclusive intervenir en lasgrandes transformaciones que con seguridad tendrá que enfrentar.

Primera edición 2003

DR © 2003, Instituto de Geofísica, UNAM, 04510 México, D.F.

Impreso y Hecho en México.

EXPEDICIÓN A LA CORDILLERA DE LOSANDES: CONSIDERACIONES SOBRE ELHIERRO Y ESTUDIO DEL YACIMIENTO

FERRÍFERO EL LACO, CHILE

Luis M� Alva Valdivia

Cuaderno 14

CONTENIDO

1. Introducción 7

2. Breve bosquejo del hierro y su historia 10

3. Principales óxidos minerales 14

4. Menas de hierro 20

Menas de ilmenita 23

Menas de hematita 23

Menas de limonita y goetita 24

5. Expedición a la cordillera de los Andes 25Fase I. Transporte 26

Fase II. Reconocimiento geológicoy muestreo paleomagnético 37

Fase III. Descenso 49

6. Bibliografía 51

1. Introducción

Como participante e iniciador del grupo de montañismo de la UNAMrecuerdo que visitar precisamente la cordillera de los Andes era uno de esossueños de los años de estudiante. Los sueños se transforman en expectativas, oviceversa, de anhelos a veces inalcanzables que ocasionalmente son rebasadosmaravillosamente. Jamás imaginé que casi 25 años después se presentaría laoportunidad que vendría relacionada con una campaña de muestreo para estudiosde paleomagnetismo en el depósito ferrífero El Laco, ubicado en la cordillera delos altos Andes, Chile.

Estos estudios son parte de un proyecto de investigación global, iniciadodesde mis estudios de posgrado y hasta la fecha, cuyo objetivo principal es lacreación de una base de datos de propiedades magnéticas y de observacionesmicro- y nanoscópicas de las rocas y óxidos minerales presentes en los depósitosferríferos. Algunas veces estos estudios nos permitirán sugerir hipótesis respectoa la forma en qué originaron . A la fecha hemos colectado muestras en los másimportantes yacimientos de México (Cerro de Mercado, Dgo.; Las Truchas,Mich.; Peña Colorada, Col.; El Encino, Jal., y Santa María Zaniza, Oax.), asícomo en cuatro de los principales en Chile (El Laco, El Romeral, Cristales yPleito Melón).

La mayoría de los depósitos chilenos se encuentran a lo largo de una franjallamada “Franja Ferrífera Chilena” de aproximadamente 600 km de largo por25 km de ancho. Ésta consiste de siete grandes depósitos (>100 millones detoneladas de mineral de alto grado) y unos 40 medianos y pequeños de mineralmagnetita-apatita (Fig. 1). Según Nyström y Henríquez (1994) y referenciasincluidas, los depósitos en esta franja se han dividido en cuatro grupos. El primerocomprende unos pocos cuerpos mineralizados situados aproximadamente a 20km al este del eje de la franja, están estratificados y hospedados en sedimentos.No presentan apatita y se emplazaron en el Cretácico Temprano en una cuencamarina somera. Los minerales de los otros tres grupos se formaron en un ambientede arco magmático a lo largo del margen oeste de la cuenca. Algunos depósitosestán hospedados por granitoides, otros por rocas volcánicas, y muchos de ellos–incluyendo los más grandes- ocurren asociados con rocas metavolcánicas encontacto tectónico con granitoides en la zona de la megafalla de Atacama quetiene una dirección casi norte-sur. La franja de hierro coincide espacialmentecon esta zona y los cuerpos mineralizados particularmente son alargados yparalelos a ella.

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Expedición a la cordillera de los Andes

L. M. Alva Valdivia

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Figura 1. Mapa de ubicación de los principales depósitos de hierro en Chile.

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Las rocas volcánicas y granitoides Cretácicos hospedantes de los depósitosde hierro se interpretaron como co-magmáticos o derivados de distintos mag-mas padres. La pila volcánica está dominada por flujos de lava basáltico aandesíticos, y muchos de los granitoides son miembros dioríticos de un granbatolito, aparentemente más joven que las lavas. Las menas son contemporáneasde las rocas volcánicas. Las edades radiométricas de las rocas asociadas a lasmenas caen en el rango 100 a 128 millones de años.

Las rocas cercanas a los cuerpos mineralizados están afectadas por fuertealteración reflejada por el desarrollo extensivo de amfíbola debido almetamorfismo de contacto producido por los granitoides cercanos o a procesosrelacionados con la formación de las menas, o ambos. La amfibolitización estásobreimpresa por alteración hidrotermal de baja temperatura.

Estudios geológicos de esta franja han permitido sugerir la posiblecorrelación genética entre estos yacimientos y los de la Alta Cordillera,particularmente con el yacimiento El Laco, que aún conserva rasgos muyparticulares en cuanto a las estructuras, texturas, mineralogía y forma en queestá emplazado el mineral, que específicamente está formado de magnetita-apatita. El mineral se encuentra sobre los flancos de un complejo volcánico decomposición calco-alcalina entre una altitud de 4700 a 5300 m en las coordenadas23°48’ de latitud sur y 67°30’ de longitud oeste (Fig. 1). Según estos estudios,este es un yacimiento “tipo” que podría explicar no sólo el origen de él mismo,sino también el origen de los que están ubicados a lo largo de la MegafallaAtacama (Cretácicos), los cuales han sido perturbados por efectos relacionadoscon la edad misma de emplazamiento y/o eventos geológicos subsecuentes apartir de ese momento, como: erosión, alteración hidrotermal, oxidaciónsupergénica, recalentamientos por eventos de metamorfismo, etc. Estos rasgoshan llamado la atención de muchos estudiosos en geociencias, creándose undebate sobre el origen del depósito El Laco desde hace ya más de tres décadas,prevaleciendo esencialmente los que aseguran que se trata de mineral queproviene directamente de un magma (“magmatistas”) y los que sugieren queeste yacimiento se formó por alteración hidrotermal y/o remplazamientometasomático. Nuestra campaña de colección de muestras de roca en campo laefectuamos gracias al apoyo y en compañía de los colegas que apoyan la primerhipótesis.

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Un segundo objetivo derivado de nuestros estudios es el uso de losparámetros magnéticos medidos de las rocas colectadas, para establecer lascondiciones iniciales del proceso de modelado de las anomalías magnéticasasociadas. Esta consideración permite disminuir enormemente la incertidumbreimplícita en dicho proceso, que aunado a consideraciones de tipo geológicosobre la hipótesis de formación del yacimiento, resulta en un modelo con un altogrado de factibilidad geológica. Esto significa que la probabilidad de que existanlos cuerpos propuestos como fuente de dichas anomalías es muy alta.

Finalmente es importante establecer claramente que esto tiene implicacioneseconómicas importantes para las guías de explotación de un yacimiento y/oexploración en áreas circunvecinas para localizar otros más.

2. Breve bosquejo del hierro y su historia

El fierro (Fe) no sólo es el metal más importante de la naturaleza que nosrodea, sino también la base de la civilización y de la industria, un arma de guerray de trabajo pacífico. Es difícil encontrar en toda la Tabla de Mendeleyev otroelemento que se halle tan ligado con el pasado, presente y futuro de la humanidad.Con palabras admirables habló del hierro uno de los primeros mineralogistas dela Roma antigua, Plinio el Viejo, que pereció en el año 79 de nuestra era durantela erupción del Vesubio asfixiado por el polvo y cenizas vomitadas por el volcán.Escribió Plinio: "Las minas de hierro hicieron don al hombre del arma másexcelente y más perversa. Ya que con ella hendimos la tierra, plantamos lasmatas, labramos los campos de las feraces huertas y, podando las viñas silvestrescon uva, las hacemos retoñar cada año. Con esta arma construimos casas,demolemos las piedras y empleamos el hierro en usos análogos. Pero con esemismo hierro hacemos la pelea, la lucha y el pillaje; y le utilizamos no sólo decerca, sino también lanzándolo alado a lo lejos, ya desde troneras, con lasvigorosas manos, bien en forma de flechas emplumadas. En mi opinión, este esel artificio más depravado del ingenio humano. Pues para que la muerte alcancemás pronto al hombre, la hicimos alada, dotamos de plumas al hierro. De todolo cual hay que adjudicarle la culpa al hombre y no a la naturaleza".

La lucha por el hierro transcurre a través de toda la historia de la humanidad,iniciándose en los siglos IV y III antes de nuestra era, cuando por primera vezaprendió el hombre a dominar y manejar este metal.

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Es posible que al principio se limitara a recoger las piedras caídas del cielo,los meteoritos, y de ellos elaboró utensilios tal como fue el caso con los Aztecasde México, los indios de América del Norte, los esquimales de Groenlandia ylos habitantes del Cercano Oriente. No en vano existe una antigua leyenda árabeen la que se dice que el hierro es de origen celestial.

Solamente a partir del primer milenio de nuestra era, el hombre aprendió afundir los minerales de hierro, y la edad de bronce fue reemplazada por la dehierro que se mantiene hasta nuestros días en la historia de la civilización.

En la compleja vida histórica de los pueblos, la lucha por el hierro, lo mismoque por el oro, jugó siempre un papel preponderante; pero un verdadero dominiode este metal no se logró sino hasta comienzos del siglo XIX; y de forma gradualel hierro fue convirtiéndose en el metal más importante de la industria. En elproceso de desarrollo de la metalurgia, los viejos hornos de tipo artesano fueronreemplazados por los altos hornos y junto a ellos se erigieron grandiosas fábricasmetalúrgicas con capacidad de producción de miles de toneladas.

Los yacimientos de minerales de hierro han llegado a ser la riqueza funda-mental de muchos países. Las enormes reservas de hierro de Lorena, que sevaloraban en varios miles de millones de toneladas, han sido la causa denumerosas luchas entre capitalistas. Sabemos cómo en la década de los 70 delsiglo antepasado, Francia y Alemania se disputaron la posesión de las riquezasminerales de la cuenca del Rin.

Sabemos sobre los episodios de lucha entre Inglaterra y Alemania por poseerKirunavara, ese yacimiento maravilloso de la Suecia polar, que produce al añohasta 10 millones de toneladas de magnífico mineral de hierro. Sabemos también,cómo fueron descubriéndose poco a poco las riquezas de hierro en Rusia, cómocomenzó su explotación, primero en Krivói Rog, en los Urales y, finalmente, enlos yacimientos de la Anomalía de Kursk.

De forma general, los yacimientos constituyen una formidable base para laindustria suministrándo el hierro necesario para la producción de vías deferrocarril, construcción de puentes, locomotoras, maquinaria agrícola y otrosútiles destinados al trabajo pacífico. Los índices de crecimiento de la producciónde hierro fundido y de acero alcanzan en la actualidad muchos millones detoneladas anuales.

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Con frecuencia, el hierro y el acero ordinario son substituidos por nuevasclases de acero de alta calidad. Con objeto de fortalecer ciertas propiedades delmetal, concediéndole mayor dureza, resistencia y estabilidad, se adicionan a lasaleaciones en cantidades de décimas por ciento, algunos metales como el cromo,níquel, vanadio, wolframio y niobio.

En los altos hornos, en la fundición de acero, se decide una de las tareasmás importantes de la humanidad en su lucha por el hierro: mejorar las cualidadesdel metal y descubrir nuevas reacciones químicas (aleaciones). El hierro, pordecirlo así, se escapa de las manos del hombre; este metal no es el oro que seacumula y conserva en las cajas de caudales y en los bancos, y sólo una parteinsignificante del mismo se pierde, se dispersa.

El hierro es inestable en la superficie de la Tierra, en las condiciones quenos rodean. Todos sabemos con qué facilidad se oxida recubriéndose de unacapa de herrumbre. Basta con exponer cierto tiempo a la acción del aire un trozode hierro mojado, para ver cómo aparecen rápidamente manchas de óxido en susuperficie. Si no se pintan los tejados de hierro con pintura de aceite, al cabo deun año la herrumbre originaría en ellos agujeros enormes. En las excavacionesantiguas hallamos utensilios de hierro convertidos en óxidos hidratados de colorpardo; las lanzas, flechas, corazas, todo se corroe, subordinándose a la ley químicaque rige los procesos de oxidación del hierro por la acción del oxígeno contenidoen el aire. Una cuestión de capital importancia para la humanidad es preservar alhierro contra la corrosión.

Recientemente se han celebrado congresos científicos, donde los geólogos,al calcular las reservas existentes de minerales de hierro, señalaron la posibleescasez en el futuro cercano de este metal y pronosticaron que en pocos años seagotarían los yacimientos mundiales y la humanidad debería sustituir este metalpor otro. Sin embargo, los geocientíficos continúan descubriendo nuevos ymayores yacimientos de hierro.

El hierro es uno de los elementos más importantes del universo. Sus líneasespectrales características se observan en todos los cuerpos cósmicos y brillanen la atmósfera de las estrellas incandescentes; vemos los átomos de hierromoviéndose sin cesar en la superficie del Sol; estos átomos caen durante todo elaño sobre la Tierra en forma de polvo cósmico, o en forma de meteoritos, queforman grandes masas de hierro nativo procedentes del espacio cósmico. Los

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geofísicos aseguran que el centro de la Tierra está constituido de masas de hierro-níquel y que nuestra corteza terrestre consiste en una costra de óxido, semejantea la escoria vítrea que emana en los altos hornos durante el proceso de fundicióndel hierro.

Entretanto, los geoquímicos van descubriendo, paso a paso, la historia delhierro. Dicen incluso que la corteza terrestre contiene un 4.5% de hierro, que aexcepción del aluminio, el hierro es el metal más abundante en la naturaleza. Sesabe que este elemento interviene en la composición de las masas que forman elmanto de la Tierra.

En las rocas graníticas quedan cantidades relativamente pequeñas de hierro,como lo demuestran sus coloraciones blancas, rosa y verde de tonos claros. Peroen la superficie terrestre se acumulan, debido a reacciones químicas complejas,enormes reservas de minerales férricos. Unos minerales se forman en lossubtrópicos, en donde los períodos de lluvias tropicales alternan durante loscalurosos días de sol del verano. En estos lugares, la parte soluble de las rocas esacarreada por las aguas, originando grandes depósitos sedimentarios, costrasminerales de aluminio y hierro.

Sabemos cómo durante la primavera llega hasta los lagos de los paísesnórdicos, enormes cantidades de hierro, procedentes de la erosión de diversasrocas, arrastrado por las aguas impetuosas de deshielo que contienen materiasorgánicas; depositado en el fondo de los lagos, a donde afluyen estas aguas, sesedimentan granos apelmazados o concreciones enteras de hierro, en cuyaformación intervienen bacterias especiales. Así, en el transcurso de la largahistoria geológica de la Tierra, fueron depositándose concentraciones de min-eral de hierro en los pantanos y en las profundidades del mar; y no hay duda deque en muchos casos, la vida vegetal y animal influyó en el proceso de formaciónde estos yacimientos.

La "peregrinación" del hierro por la superficie terrestre se verifica sininterrupción. Verdad es que en el agua del mar se acumula en cantidades pequeñas,por lo que se acostumbra a decir que esta agua prácticamente no contiene hierro.Sin embargo, en condiciones especiales, excepcionales, en el mar y en los golfospoco profundos se depositan sedimentos ferruginosos, yacimientos de mineralde hierro, que se observan en varias formaciones sedimentarias antiguas. Deesta manera, se originaron los notables yacimientos de este metal en Ucrania

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(cerca de Jopior), en Kerch y en los Urales (junto a Aiat). Por la superficieterrestre, a través de arroyos, ríos, lagos y pantanos, por todas partes "viaja" elhierro; y las plantas se alimentan de este importante elemento químico, sin elcual la vida vegetal no podría existir.

Si privamos de hierro un tiesto con flores, veremos que éstas pronto pierdensu colorido y aroma, las hojas se ponen amarillas y comienzan a secarse. Laclorofila vivificante, que crea esta fuerza de las células vivas, que extrae elcarbono del anhídrido carbónico y entrega el oxígeno al aire, no podría existirsin el hierro, puesto que la presencia en ella de este elemento, es una condiciónindispensable para su formación.

Así, de esta forma, en las plantas, en los organismos vivos se verifica elciclo del hierro en la Tierra, y los glóbulos rojos de la sangre humana constituyenuna de las etapas finales en la "peregrinación" de este metal, sin el cual no existiríala vida.

3. Principales óxidos minerales

Entre los elementos de la corteza terrestre, el hierro se ubica en el cuartolugar en orden de abundancia, constituyendo cerca del cinco por ciento del total.Gran parte de esta tremenda cantidad está concentrada en media docena deminerales formadores de roca dispersos entre millones de kilómetros cúbicos deroca que son usualmente bastante inaccesibles. Actualmente, de los casitrescientos minerales portadores de hierro, sólo la hematina, magnetita, goetitay siderita contienen porcentajes de hierro suficientemente abundantes para serconsiderados como yacimientos económicos.

Cerca de la superficie terrestre sólo se encuentran dos tipos de hierrometálico natural: 1) Debido a su gran afinidad con otros elementos,particularmente el oxígeno, el hierro terrestre forma compuestos originandomuchos minerales de hierro. Sólo en circunstancias particulares no muy usualesse libera de los elementos con los que está combinado para formar hierro terrestrenativo. Este tipo de hierro es de gran rareza y sólo es posible encontrarlo en unascuantas localidades, donde lavas ricas en hierro se han emplazado cubriendobosques causando que el material carbonáceo asimilado ocasione la reduccióndel hierro; 2) De mucha mayor distribución, pero no menos rareza, son losmeteoritos ricos en hierro que ocasionalmente caen en la superficie terrestre.

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Figura 2. Hierro nativo.

En la Gran Pirámide de Giza, Egipto, los arqueólogos han encontrado objetosde hierro que datan del tiempo de la construcción, hace cinco mil años. Algunosarqueólogos han interpretado esos descubrimientos como una primer era de laindustria del hierro en Egipto; y ninguno de los artefactos descubiertos ha sidode origen meteorítico. Todos los meteoritos de hierro contienen aproximadamentedel cinco al veinticinco por ciento de níquel, mientras que el hierro extraído delas menas terrestres no contiene níquel. La presencia de este mineral es suficientepara definir hierro de origen externo. El más célebre descubrimiento de hierrometeorítico es el del Cañón del Diablo (también llamado Meteor o BarringtonCrater) en Arizona.

Figura 3. La roca mágica (magnetita, que atrae el hierro, Fig 3a-b).

A pesar de que no da el nombre, Teofrasto, en su trabajo ‘Sobre Rocas’, elprimer tratado sistemático sobre minerales que ha sobrevivido, describe “la rocaque atrae hierro” y la relaciona al ámbar que también tiene el poder de atracción.Ésta es indudablemente la primer mención relativa a las fuerzas electrostáticas ymagnéticas. Platón, refiriéndose a la misma roca de hierro, la llama “la rocaHeraclión”, lo cual implica que la variedad de magnetita llamada “lodestone” se

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conoció un poco antes del 400 A. C. Otros investigadores asignan el origen delnombre (magnetita) al distrito de Magnesia, en las orillas de Macedonia. Aprincipios del siglo XIX el mineral se conoció en Inglaterra y en los EstadosUnidos como magneto natural, o magneto. Sólo hasta 1845 se le conoció comomagnetita.

Como el hierro, la magnetita es atraída por un magneto, pero existe unavariedad bastante rara que son en sí magnetos naturales. Esta variedad es laconocida como “lodestone” (Fig. 3c), que en su tiempo suscitó las másasombrosas maravillas y especulaciones de nuestros ancestros. Thomas Nicholsen su Lapidary or Precious Stones, en 1652 dice, “El cuarto tipo es una rocanegra con carga femenina” refiriéndose a que la magnetita no posee el poder deatracción, pero sí es atraída. Nichols también describe un material azuloso conpropiedades magnéticas, que actualmente conocemos como magemita, unasustancia que tiene la composición química de la hematita, pero con la estructurainterna cristalina de la magnetita y con eso, la capacidad magnética de lamagnetita.

La causa del magnetismo es tanto composicional como estructural. Paraser un magneto, un material debe contener uno o más de un grupo de elementosque incluyen hierro, níquel y cobalto. Además, los átomos del elemento magnéticodeben estar orientados paralelos de modo que cada pequeño momento átomicosume su efecto al de sus vecinos. Si la orientación paralela no se satisface, unmaterial conteniendo esos elementos puede no ser atraído por un magneto, peroal ponerlo bajo el efecto de un campo magnético fuerte puede ocasionar laorientación necesaria.

Ambos, Teofrasto y Plinio describieron una roca, haematitis, rojo-sangreen color (de aquí su nombre) y sólida en textura, que consideraron una gemaadecuada para elaborar sellos, anillos y amuletos. Algunas veces presenta unbrillo metálico brillante, con el color del polvo, o raya, café-rojizo, algunas vecesllamado rojo Indio, que fue un pigmento usado para pintar las cabañas, carrosde ferrocarril y todas las aplicaciones donde se deseaba un color barato yexcepcionalmente durable. La hematita mezclada con grasa animal da el tonorojizo de las pinturas de animales del Paleolítico encontradas por ejemplo en lascuevas de los Pirineos. Esto mismo, aparentemente fue aplicado en las paredesde las tumbas egipcias, donde su color es tan fresco como lo fue hace miles deaños. También se aplicaba a la decoración de cara y cuerpo, actividad que aún se

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mantiene en el rojo de muchas mejillas femeninas. Otra aplicación de la hematitafinamente molida, que aún no tiene rival, es como un agente de pulido fino parametales y lentes ópticos. Los cristales de hematita se pueden formar en cavidades,como en la Isla de Elba o en las cuevas de cristal del macizo de St. Gotthard enSuiza; o puede aparecer junto con cuarzo, barita y fluorita como en las minas deCumberland, Inglaterra y en las provincias de Minas Gerais de Brasil. Otro tipode hematita, de forma botroidal y/o reniforme (Fig. 4b) y de textura superficialsedosa se encuentra también en Cumberland y es celosamente deseada por loscoleccionistas.

Figura 4a - e. Hematita.

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La hematita es usualmente terrosa y ocre cuando se deposita en condicionessedimentarias, pero cuando cristaliza bajo las altas temperaturas y presionesque prevalecen a profundidad en el interior de la Tierra, puede formar placascristalinas brillantes. En las rocas que muestran delgadas placas paralelas sedenominan de tipo esquistoso. A causa de que las placas son como espejos, estavariedad es llamada especularita o hematita especular (del latín speculum, espejo:(Fig. 4d).

Algunas veces se encuentran cristales octaedrales que semejan magnetita,pero que no son magnéticos y que además poseen la característica raya rojiza dela hematita. Esos cristales, llamados martita, son seudomorfos de hematita apartir de magnetita, esto es, fueron cristales de magnetita que por alteraciónquímica cambiaron a hematita sin cambiar su forma externa. La martita es unmineral importante en unas cuantas localidades, tal como Star Lake en lasAdirondacks de Nueva York, Magnetogorsk en las Montañas Urales, y en Cerrode Mercado en la Sierra Madre Occidental.

El nombre limonita, inicialmente usado indiscriminadamente para muchode lo que ahora es llamado goetita, está ahora adecuadamente restringido amezclas minerales impuras, no-cristalinas y terrosas (Fig. 5 d-e). Estas contienenfrecuentemente goetita como constituyente principal, pero también incluyenotros, menos bien definidos óxidos de hierro hidratados, sílice, manganeso yotras impurezas. Un espécimen bien cristalizado es siempre identificado comogoetita. Estos dos minerales, como la hematina, son pigmentos naturales quedan a las rocas y minerales donde ellos se encuentran colores amarillos y cafés.La expresión superficial de muchos de estos cuerpos de mena es una cortezapolvorienta de goetita y limonita, llamada sombrero (gossan), formada comoresultado del intemperismo de minerales de hierro, particularmente sulfuros dehierro como la pirita.

La goetita, como la hematita, forma agregados sedosos con superficiesreniformes, mostrando frecuentemente un hermoso color bandeado concéntricoentre sombras de amarillo y café (Fig. 5a-b). Los mejores cristales provienen dePribram, República Checa.

Algunos pequeños, pero bien formados cristales de goetita se encuentranfinamente sobre cristales de cuarzo o calcita cubriendo cavidades formadas porsolución y depositación debido a aguas circulantes en areniscas y calizas.

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Figura 5. Goetita y limonita.

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Existen además algunos otros (menos abundantes) óxidos de hierro comola siderita, la pirita, la marcasita y la pirrotita.

4. Menas de hierro

Las menas de hierro son compuestos oxidados donde el hierro estáíntimamente ligado al oxígeno por intensas fuerzas eléctricas que deben rompersepara liberar el metal. Esta operación, llamada reducción, se realiza en un altohorno que requiere una gran cantidad de energía (Fig. 6b). Entonces además delmineral (generalmente en forma de pellet, Fig 6a), es necesario tener combus-tible como carbón o coque, y un fundente como la caliza. El horno es cargadocon esos ingredientes en las proporciones adecuadas y el combustible encendidohasta llevar la mezcla a altas temperaturas. Bajo esas condiciones, el hierro esliberado del oxígeno y llega a fundirse mientras que la caliza se combina con lasimpurezas, usualmente sílice, para formar un fluido fundido. La desaparición delos bosques puede considerablemente atribuirse a las vastas cantidades de maderao carbón necesarias para la manufactura del hierro. En Inglaterra, y hasta elsiglo XVIII, se usó coque como combustible emergente a gran escala.

Figura 6a. Mineral en forma de pellet.

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La figura 7 muestra una panorámica de uno de los tajos en la mina de ElLaco, dibujándose al fondo el pico del volcán. En la parte baja se muestra unacercamiento a estos afloramientos donde puede observarse claramente la formaoctaédrica de los cristales de magnetita.

La magnetita es un mineral muy abundante que se encuentra comúnmenteen pequeños cristales dispersos en las rocas ígneas y metamórficas. La cantidadtotal de magnetita es tremenda y algunas veces es uno de los primeros mineralesen cristalizar a partir de un magma en enfriamiento, y con su densidad muchomayor permite posicionarse lentamente y acumularse en el fondo de la cámaramagmática. En algunos magmas, la ilmenita y la magnetita cristalizan al mismotiempo y la acumulación es una mezcla de ambos minerales. Este proceso desegregación magmática ha sucedido en muchas partes del mundo para formardepósitos económicos de mineral de hierro. Los más grandes de éstos están enel norte de Suecia, destacándose el de Kiruna.

Figura 6b. Alto horno.

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Figura 7. Menas de magnetita (El Laco).

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En esta tierra de sol de medianoche, bastante arriba del círculo ártico, seencuentran las dos montañas de Kiruna. La mayor, Kirunavaara, está separadapor un lago de Luassavaara. Aquí, la mena es magnetita con pequeñas cantidadesde apatita como impurezas diseminadas. Se presentan como cuerpos tabularesparecidos a ‘sills’ esencialmente de magnetita pura que se presume fueroninyectados como un líquido a lo largo del contacto entre dos cuerpos ígneos;solidificándose en el lugar. La explotación de este yacimiento se inició en 1903.Actualmente, en muchas partes del globo se han encontrado nuevos depósitosde magnetita a profundidad, localizados por medio de un magnetómetro, que esun instrumento que permite detectar diferencias mínimas en el campo magnéticode las rocas debido fundamentalmente a la magnetita. Entonces, una región convalores máximos (alto) de una “anomalía magnética” sugiere la presencia de uncuerpo de magnetita enterrado.

Menas de ilmenita

La ilmenita es un óxido que contiene hierro y titanio, y toma su nombre delas montañas Ilmen de Rusia. Es un mineral color negro y duro, frecuentementeconfundido con la magnetita ya que se encuentra en depósitos similares formadosbajo las mismas condiciones; éste sin embargo, es no magnético. En efecto, losdos minerales frecuentemente cristalizan juntos en agregados íntimos. De lailmenita se deriva el dióxido de titanio, que se usa ampliamente como un pigmentoen la pintura blanca, pero más importante, como el principal mineral del metaltitanio.

El titanio es un metal moderno, sesenta por ciento más pesado que elaluminio, pero es también mucho más fuerte estructuralmente. Además, tieneun punto de fusión de 1800° C y es más resistente a la corrosión que el aceroinoxidable.

Menas de hematita

Si tuviéramos que seleccionar un mineral como el más importante paranuestra civilización industrial, debería ser la hematita. No obstante contiene unpoco menos hierro que la magnetita; su vasta presencia en enormes depósitosmineros la hace el mineral más importante bajo la perspectiva de la explotacióndel hierro.

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Los más vastos depósitos son de origen sedimentario, formados donde granparte del hierro liberado por el intemperismo de los minerales que forman lasrocas es disuelto en las aguas superficiales alcanzando eventualmente el mar.Hay indicaciones que gran parte de este hierro se ha depositado en aguas someras,algunas veces cubriendo cientos de kilómetros cuadrados, en forma de hematitao goetita. La mayoría de estos depósitos sedimentarios de hierro están asociadosa las rocas más viejas, del Precámbrico, indicando que este proceso ha estadosucediendo a través del tiempo geológico. Algunos de estos depósitos han sidometamorfizados, como en Brasil y Michigan; la recristalización convirtió lahematita roja en un agregado de micas negras llamada, como mencionamosantes, especularita. En menas más recientes como Clinton, Alabama, el caráctermarino está indicado por los fósiles contenidos en las capas de hierro. Muchasde estas menas se encuentran en todos los continentes y muchas más se han idodescubriendo con refinadas técnicas de prospección geofísica en las partes másremotas del mundo.

Menas de limonita y goetita

Como se mencionó antes, el intemperismo ocasiona que la mayor parte delhierro sea transportado en solución llegando finalmente a depositarse en el mar,el resto (menor parte) llega a los pantanos. Aquí, en aguas estancadas, el hierropuede oxidarse en una película superficial iridiscente que con la ayuda de bacteriases llevado al fondo. De esta forma se forman los depósitos de goetita-limonitallamados “menas de hierro de pantano”. Fue este tipo de mena la que se usó, delos pantanos Saugus, Massachussets, en los 1640’s para producir el hierro en elNuevo Mundo.

Estas reacciones químicas también suceden en condiciones tropical asubtropicales durante el intemperismo de la roca. En lugar de ser transportadoen solución, el hierro forma óxidos hidratados insolubles y permanece ensuperficie mientras que otros elementos de la roca son removidos. El aluminioreacciona en forma parecida al hierro. Grandes áreas de la superficie terrestreen regiones tropicales están cubiertas por óxidos de esos dos elementos, formandolos depósitos lateríticos. Si la roca original es rica en aluminio, la laterita esbauxita, pero si ésta es rica en hierro, entonces la concentración superficial es degoetita-limonita. En Mayarí y Moa, Cuba, hay extensas menas de hierro de este

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tipo formadas a partir del intemperismo de una serpentinita rica en hierro. Elproceso de producción de estas menas, parte químico y parte bioquímico, haproducido grandes tonelajes del llamado “menas de hierro café”. Los depósitosmás notables de goetita son los del tipo minette de Alsacia-Lorraine yLuxemburgo. Estos depósitos, con reservas estimadas de cinco billones detoneladas, se encuentran cerca de la frontera entre Francia y Alemania y hancontribuido tanto a la prosperidad industrial de ambos países, como a los fuertesconflictos durante el último siglo.

Algunos otros depósitos de mucho menor tonelaje son los de siderita ypirita, generalmente no lo suficientemente grandes para ser económicamenteexplotables.

5. Expedición a la cordillera de los Andes

Mi primer contacto en Chile fue en 1997 con el Dr. Waldo Vivallo (Jefe delDepartamento de Geología del Servicio Geológico Chileno) gracias a variosamigos colegas paleomagnetistas sudamericanos, a quienes inquirí sobre genteque trabajara en yacimientos ferríferos en Chile. Con el Dr. Vivallo hice miprimer visita a un yacimiento de hierro chileno (El Romeral) en 1998, con elapoyo del Instituto Panamericano de Geografía e Historia. Durante esa visitaconocí al Dr. Fernando Henríquez de la Universidad de Chile, con quién y juntocon su equipo de trabajo el Dr. Jan Nyström (Curador del Museo de HistoriaNatural de Estocolmo, Suecia) y el Dr. Richard Naslund (Jefe del Departamentode Geología de la Universidad de Binghamton de Nueva York) hemos estadocolaborando durante los últimos tres años (2000-2002) en estudios tanto enyacimientos ferríferos en México como en Chile, incluida la campaña en ElLaco.

La planeación del trabajo de campo en El Laco la realizó el Dr. Henríquez,quien es muy meticuloso (con los detalles). Su experiencia de varias campañasanteriores de trabajo en ese lugar, claramente hacen que esa minuciosidad seanecesaria, pues cualquier error por ejemplo en los tiempos de estancia y/o gradode actividad física en cada etapa de ascenso es crucial para el éxito o también elposible fracaso de la campaña completa.

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Fase I. Transporte

Día 1. Un largo vuelo, de unas 9 horas desde la ciudad de México a Santiago,efectuado durante la noche del primer al segundo día (Juan Morales, afableestudiante de doctorado, fue mi acompañante, pues el estaba interesado en elmuestreo de la Formación La Negra, que efectuamos en la etapa final de nuestracampaña en Chile). Afortunadamente el vuelo llega muy temprano a Santiago,por lo que dispusimos del resto del día para contactar al Dr. Henríquez y restodel grupo y conversar sobre la expedición, afinar detalles, hacer una breve visitaal Centro Histórico y tomar un justo descanso.

Al día siguiente (tercero desde la partida), salimos vía aérea muy tempranode Santiago a Calama en un viaje corto de aproximadamente dos horas, lugardonde se rentó un vehículo adecuado a nuestras necesidades. Además, puestoque este era el último lugar (pequeña ciudad) conveniente, se efectuaron lascompras de los víveres para la estancia en El Laco.

Aquí me gustaría incluir algunos datos interesantes de esta zona turísticaque coincide con la II Región Chilena, de 125 300 km2 y donde se encuentra lamayor anchura del país de 380 km entre Punta Angamos y los nevados de Poquis.Además, en cerro Zapaleri se encuentra el límite entre Chile, Argentina y Bo-livia. En el área central se encuentra el famoso desierto de Atacama, el másárido del mundo. Los picos y volcanes de la cordillera de los Andes sobrepasanlos 6000 m, para disminuir hacia la costa en el cerro Vicuña Mackenna unos3114 m (Fig. 8). En esta zona también se encuentra la mayor productora decobre del mundo, La Escondida. Además de otras enormes minas, como:Chuquicamata, El Abra, y Rodomiro Tomic (el depósito de litio más grande enel Salar de Atacama), y María Elena, la mayor industria de salitre y yodo.

Figura 8. Perfil geomórfico W-E en el centro-norte de Chile.

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La morfología de la región presenta siete rasgos fisiográficos bien definidos(ver perfil W-E en Fig. 8):

1) Plataforma Litoral, formada por la erosión de la Cordillera de la Costa.La mayor población de la zona (Antofagasta: el que esconde cobre) estáconcentrada en esta plataforma litoral;

2) Cordillera de la Costa, es alta, ancha y paralela a la costa. Hacia elocéano es abrupta y en constante desmembramiento y erosión. Al oriente sepresenta redondeada y de menor altura relativa, debido a la gruesa capa desedimento acumulado en el llano central. Un ejemplo de ésta es la FormaciónLa Negra, que es una secuencia de flujos de lava de edad Cretácica, donde secolectaron muestras en la etapa final de nuestra visita (para parte de la tesisdoctoral de Juan);

3) Llano Central, es una depresión invadida por la erosión proveniente delos Andes, encerrada por una barrera de la Cordillera de la Costa. Su altitudfluctúa entre los 1200 y 2000 m, con suave pendiente de oriente a poniente,corresponde al llamado desierto de Atacama;

4) Cordillera de Domeyko, es un cordón desmembrado de la Cordillera delos Andes paralelo y al oriente de ella. En ésta se encuentran Chuquicamata yLa Escondida;

5) Depresión Andina, es la depresión geológica entre las cordilleras deDomeyko y de los Andes, sin salida de aguas, hacia donde escurren las nievesandinas formando lagos que por evaporación generan los salares. La depresiónandina se prolonga desde Copiapó, pasando por el salar de Atacama, Chiu Chiu,los salares de Ascotán, para continuar en Bolivia en el gran salar de Uyuni y ellago Poopo. El Salar de Atacama, el mayor de Chile y gran depósito de sales delitio, potasio y bórax, aparece interrumpido al sur por los cerros de Lila, y alnorte por una poderosa intrusión volcánica. En esta área habita una poblacióndispersa, dedicada a la agricultura y el pastoreo, aprovechando las vertientesque brotan en el piedemonte;

6) Andes y Puna, las más altas cumbres cubiertas de nieve y con volcanismoantiguo, que colmó de cenizas y escoria la separación entre los cerros, generando

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una planicie sobre los 4000 m llamada Puna. Las aguas se filtran sin dejar huellaen el suelo poroso, arrastrando las sales de origen volcánico y apareciendo comovertientes en el piedemonte, en las riberas de los salares. La Puna es desértica ydeshabitada, y guarda los principales yacimientos de azufre;

7) El río Loa, es el único cauce de la zona que llega al mar, después derecorrer 430 km, aprovechando sucesivas fallas geológicas para terminar en lamisma latitud donde nace.

Calama (brote), es capital de la provincia de El Loa y tiene una poblaciónaproximada de 120 000 habitantes y una altitud de 2250 m. Su auge lo debe alas grandes minas de cobre, destacando Chuquicamata y Rodomiro Tomic, asícomo a las diversas industrias y talleres metalmecánicos y de comercio quesirven a la minería de azufre y bórax de la frontera, así como a la nacienteminería del salar de Atacama.

Rodeado de tierras agrícolas regadas, Calama es el oasis más extenso detoda la precordillera. Situado en una intersección del Camino del Inca en que setopan las rutas de Cobija a Potosí y de Arequipa a Copiapó, fue un asentamientopobre y de escasa población al momento en que llegaron Diego de Almagro yPedro de Valdivia. El centro prehispánico estaba en Chiu Chiu (Atacama laChica), pues el salobre río Salado contaminaba las tierras río abajo, permitiendosólo la producción de pastizales para el ganado.

Prosiguiendo la narración, y después de la adquisición de lo necesario paranuestra estancia en los Andes, continuamos el viaje hacia San Pedro de Atacamautilizando toda la tarde del mismo día (3º). Este es el camino de acceso al mayorsalar de Chile, donde se encuentra San Pedro de Atacama, el oasis más pobladoen tiempos prehispánicos y centro administrativo de la región durante la colonia(Fig. 9). Es un tramo de 98 km pavimentados, que cruza aproximadamente en elkm 58 el desolado Llano de la Paciencia y, más adelante trepa por la Cordillerade la Sal, la que ofrece un asombroso espectáculo de cerros con inusitadas formasy brillos minerales. Geológicamente es un fondo de lago emergido, donde lascapas de sedimentos horizontales en el lago han adquirido distintas posicionespor efectos de plegamiento de la corteza. Como es material blando, la erosióndel agua y el viento produce estas extraordinarias crestas filosas que semejandinosaurios.

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Pasando la Cordillera de la Sal el camino desciende hacia el gran Salar deAtacama, el cual es posible observar en la última bajada, en conjunto con elimponente volcán Licancabur al fondo, y a los pies, todos los ayos u oasis queforman San Pedro Atacama. Un poco más adelante se cruza el Valle de la Muerte,de color rojizo y manchones blancos con curiosas formas erosionadas. Unos 15km antes de llegar a San Pedro, tomamos el antiguo camino a Calama que cruzael Valle de la Luna (Fig. 10), considerado Santuario de la Naturaleza y que está

Figura 9. San Pedro Atacama y alrededores.

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formado por una pequeña depresión de 500 m de diámetro, con suelo salino yrodeado de impresionantes cerros, pequeños y de finas crestas. Sus formacionesmuestran una profunda transformación de la corteza terrestre, ocurrida porplegamientos sucesivos del fondo de un antiguo lago de aguas bajas que, alelevarse, generaron la cordillera de la sal. Presenta distintas estratificaciones yafloramientos salinos que parecen contornos escultóricos, como dicen allá: LasTres Marías y el Anfiteatro, además de varias cavernas. En los alrededores deeste lugar, hay una pequeña mina abandonada donde se pueden encontrar trozosde sal gema, preciosos cristales de sal de gran tamaño y absolutamentetransparentes, formados por cristalización a altas presiones en ambientes sinhumedad. En el km 98 estamos en la plaza de San Pedro Atacama (Pato Negro),con una población aproximada de 1500 habitantes y una altitud de 2438 m(arribamos en la tarde del tercer día). Está considerada como la CapitalArqueológica de Chile y fue declarada Zona Típica.

Figura 10. Valle de la Luna.

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El pueblo fue el principal centro de la cultura Atacameña, es pequeño ytiene angostas callejuelas. Las construcciones son de adobe. Destaca la Iglesiade San Pedro (Fig. 11) como la más grande y bella de la región, ubicada junto auna hermosa plaza empedrada, donde se erigen añosos pimientos, cercada porun muro de adobe reconstruido en 1978, con tres puertas de piedra en forma dearco. El Museo Arqueológico del Padre Le Paige es otro lugar que vale la penavisitar. El Padre Gustavo Le Paige fue un misionero Belga que se hizo cargo dela parroquia en 1955 e inició la portentosa colección de objetos indígenas y unestudio de arqueología andina, que formó las bases del museo creados bajoauspicios de la Universidad del Norte. Este poblado cuenta con todos los servicios,como hospital, correos, teléfono, fax, aduana, estación de gasolina, casa decambio, oficina de información turística, y una amplia variedad de lugares parahospedarse. Hay también aquí la Feria de la Artesanía, que más bien es unmercado donde se pueden adquirir desde un charango (el cual compré sin pensarlodos veces, claro, muy barato) hasta artefactos de madera, cuero, ropas de al-paca, e innumerables objetos artesanales de la región. El Dr. Henríquez escogió,si mal no recuerdo, la Hostería San Pedro para pasar la noche. Lugar bastanteconfortable y con excelente comida en su restaurante.

Figura 11. Iglesia de San Pedro.

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El cuarto día saliendo de San Pedro Atacama, finalmente llegaríamos alcampamento de la mina El Laco, que se encuentra en el camino de San Pedrohacia las lagunas altiplánicas y en dirección al Paso Sico (lugar de entrada aArgentina).

Salimos de San Pedro de Atacama (km 0) por el camino a Toconao. En elkm 4 hacia la derecha a unos cuantos kilómetros se encuentra el Centro deInformación Ambiental De la Reserva Nacional de los Flamencos, la quecomprende una superficie de 73 986 hectáreas divididas en siete sectores, tresubicadas en el altiplano, una en la cordillera de la Sal y tres en el salar de Atacama.El camino hacia Toconao continúa recto por una llanura con vista al imponentevolcán Licancabur (Fig. 12), de cono perfecto y altura de 5916 m, que cae directocontra el salar (altitud de 2300 m) en un impresionante desnivel vertical de másde 3600 m. A los costados destaca una sucesión de majestuosos volcanes.

Figura 12. Volcán Licancabur.

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En este trayecto se observa el gran Salar de Atacama (Pato Negro, Fig. 13a-b) de 300 000 hectáreas de superficie, que constituye el depósito salino másgrande de Chile. Está formado por una depresión sin salida de aguas que recibeel río San Pedro y múltiples quebradas por las cuales se filtra agua desde lacordillera.

Figura 13. Salar de Atacama.

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Su cubierta es blanca y rugosa, manchada por el polvo del desierto. Por debajoes un gran lago –se ven esporádicas lagunas en la superficie-, de cuyas aguas salobresha nacido la minería de sales mixtas. Posee el 40% de las reservas mundiales delitio, además de potasio, bórax y otras sales.

Su tamaño es gigantesco y el aire es de una sequedad casi absoluta, por lo queocasionalmente es posible ver el salar de punta a punta. Al amanecer estaimpresionante visibilidad crea distorsiones en la apreciación de las distancias. Elgran salar ocupaba originalmente la cuenca entre las cordilleras de los Andes y deDomeyko. Luego, presiones en la superficie hicieron plegarse la corteza y se levantóla cordillera de la Sal. La cordillera de los Andes posee un intenso vulcanismo(Láscar es activo), cuyas lavas y escorias colmaron las cumbres produciendo unaplanicie altiplánica y bajaron también hacia el salar, cubriendo todas las fisuras delos cerros y creando un faldeo homogéneo y de pendiente suave entre el altiplano yel salar. Este material volcánico, muy permeable, permite que el agua de las nievesse filtre, las que aparecen como vertientes en el piedemonte, donde están los pobladosde Toconao, Camar, Peine y Socaire entre otros.

Toconao (andar saltando por todas partes) es un oasis con unos 600 habitantesy 2474 m de altitud, cuyas aguas dulces sin contenido de arsénico, permiten que seael único donde se cultiva toda clase de frutas, aunque no se las encuentre a la ventaen el lugar. Esta pequeña aldea sólo la conocimos al pasar camino a El Laco. Muycerca de Toconao se encuentra el sector Soncor formado por varias lagunasinterconectadas, donde anida el flamenco andino. El paisaje presenta un espectáculode costrones de sal, lagunas con sal superficial en formación y una inusitada vidaanimal, especialmente constituida por flamencos tipo chileno, andino y de James.Estas son aves ambientadas para vivir en aguas salobres, que se alimentan depequeños crustáceos y algas. El caparazón de estos crustáceos provee la “carotina”,responsable del color rosado de estos animales.

Desde Toconao (km 38) se toma camino rumbo a la laguna Lejía y volcánLascar. En el km 73 se pasa por el caserío de Tumbre, con casas y corrales de piedraadosados a una gran roca. El camino continúa subiendo muy suave en dirección alsur y pasa junto al alto volcán Lascar de 5154 m sobre el nivel del mar. No obstanteparece pequeño, pues sólo resalta su hermoso cono sobre la planicie, que está a másde 4500 m de altura.

En el km 95, un monolito señala la latitud del Trópico de Capricornio. Aquí yaestamos en pleno altiplano. El suelo parece de arena, pero es roca volcánica triturada

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por el viento. Se ven amplias llanuras onduladas, aunque sin ningún curso de agua,pues ésta se absorbe inmediatamente en el suelo poroso. Los volcanes aparecen portodos lados como pequeños conos que se levantan sobre esta planicie. Luego vieneun portezuelo y, en el km 103, se baja a la pequeña Laguna Lejía, a 4350 m dealtitud y ubicada en una depresión completamente desértica. Tiene agua verdeesmeralda y espuma de sales minerales flotando en la superficie. En las riberas, ennoviembre, se ven enormes bandadas de flamencos que emprenden el vuelo al pasar.

Más adelante (km 158) se encuentran las lagunas de Miscanti y Miñiques(Fig. 14, 4100 - 4350 m de altitud), de intenso color azul y orillas blancas, y dondeanida la escasa tagua cornuda. Sobre la extensa planicie altiplánica destacan el cerroZapaleri, al norte, y más lejano al sur, el majestuoso Llullaillaco de 6739 m (Fig.15), la segunda mayor altura de Chile (esta área es habitada por una gran cantidadde guanacos y vicuñas). También se pasa junto al salar de Aguas Calientes y a lalaguna de Tuyajto. En el km 176, alcanzamos nuestro destino final, el campamentoEl Laco. En verano, muy cerca al campamento, los Carabineros (policías) realizanun control vehicular y de personas para cruzar la frontera con Argentina, que se en-cuentra a 4080 m de altitud y que está anunciada por un gran letrero, en el km 212.

Figura 14. Lagunas de Miscanti y Miñiques.

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Figura 15. Volcán Llullaillaco.

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Fase II. Reconocimiento geológico y muestreo paleomagnético

Este día (quinto) lo utilizamos sólo para hacer un reconocimiento geológicogeneral en vehículo con paradas seleccionadas por el Dr. Henríquez, pues habíaque adaptarse a la altura y evitar lo más posible hacer esfuerzo físico que nospudiera ocasionar los malestares típicos del mal de montaña (principalmentemareo y vómito entre otros) llamado soroche o puna (quechua). En estereconocimiento inicial se visitaron prácticamente todas las localidades que seempezarían a muestrear durante los siguientes días (6° al 8°). Por cierto, para elamanecer del día séptimo empezó una hermosa nevada (Fig. 16), que claramentenos dificultó aun más el trabajo y nos acrecentó el insomnio por el natural aumentodel frío.

Figura 16. Nevada en el campamento El Laco.

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Figura 16 b. El Pico Laco (arriba), reparando la perforadora de rocas (abajo).

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Sin embargo, esto no impidió que continuáramos con la búsqueda curiosaque nos había imbuido Jan desde que llegamos al campamento El Laco, y queconsistía en levantarse alrededor de las cinco de la mañana para buscar laconstelación del escorpión. Desafortunadamente no la vimos ni una sola vez, apesar de que Jan insistió que según sus cálculos (él es muy aficionado a laastronomía) y mapas con la ubicación de donde nos encontrábamos, fecha yhora deberíamos verla. De cualquier modo esto se nos volvió una rutina divertidapues casi a la misma hora todos salíamos fuera de nuestras casetas, y obedecíamosa la primer urgencia de la mañana provocada por el cambio brusco de temperatura.En seguida nos reuníamos a conversar y buscar juntos.

Volviendo a cuestiones académicas, en los siguientes párrafos se mencionandatos generales sobre este yacimiento ferrífero y la descripción de algunosafloramientos de roca y mena ilustrados con fotografías captadas y descritas porel Dr. Jan Nyström. Sin embargo, para empezar me gustaría mostrar algunos delos panoramas que estaríamos contemplando (extasiados completamente) du-rante los días subsecuentes (Fig. 17).

Figura 17 a, b, c, d. Panorámicas de los Andes alrededor de El Laco.

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Figura 17 (cont.) b, c.

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La mineralización en El Laco se formó hace unos 2 millones de años, segúndatos de trazas de fisión en la apatita que se encuentra dentro del mineral (2.1±0.1Ma), y otra determinación de la edad por potasio-argón efectuada en la rocaandesítica hospedante tomada del flanco este del Pico Laco (parte más alta de laestructura volcánica, visible en varias fotografías) (2.0±0.3 Ma). Hay sietedepósitos de hierro en el área de El Laco (Fig. 18), con un total estimado de 500millones de toneladas en reservas.

Los depósitos de magnetita-apatita se emplazan en forma de cuerpostabulares, masivos, como material piroclástico (en Laco Norte, Laco Sur, SanVicente Alto y San Vicente Bajo), y como diques y en complejos de vetas(Rodados Negros, Laquito, y Cristales Grandes). Según Naslund et al. (2002),las estructuras volcánicas originales y texturas están generalmente preservadasen la mena y en las rocas huésped. Además, por observaciones en superficie yde núcleos de barreno se estableció la siguiente sucesión hacia arriba en el mayor

Figura 17 (cont.) d.

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de los depósitos (Laco Norte): lava andesítica, piroclastos de mena, lava demagnetita, una segunda unidad de piroclásticos con fragmentos de mineralmasivo, y un segundo flujo de lava andesítica. Por otro lado, en la zona minadadel Laco Sur, se observó una sección en la lava mineralizada y piroclastos demena masiva localmente estratificados cortados por numerosos tubos de escapede gas en posición vertical. Las estructuras en la mena sugieren que están en lavecindad de un evento volcánico.

Figura 18a. Depósitos de hierro en El Laco.

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La hematita se presenta como producto de oxidación de la magnetita en lamena extrusiva y piroclástica. La hematita primaria ocurre sólo en algunos pocoslugares. La apatita es común localmente en algunas intrusiones y es una faseaccesoria en las lavas de mena. Las menas tienen cantidades altamente variablesde piroxenos en forma de prismas alargados, frecuentemente con ramificacionesdendríticas. El piroxeno está parcial a completamente alterado a talco, ópalo,goetita, y esmectita. Los cristales octaedrales de magnetita llenan los espaciosabiertos. Los cuerpos mineralizados emplazados bajo la superficie están rodeadospor delgados halos metasomáticos compuestos de piroxeno, escapolita, cuarzoy granate. El complejo volcánico incluyendo las menas están afectadas localmentepor fuerte alteración hidrotermal con silicificación, desarrollo de yeso, jarositay alunita.

Para medir las propiedades magnéticas, colectamos 110 pequeños núcleosde roca y mena en siete sitios del cuerpo mineralizado del Laco Sur y otros sietesitios en otras partes del yacimiento. El muestreo lo realizamos utilizando unaperforadora portátil con motor a gasolina, que esencialmente es una motosierraadaptada para perforar las rocas. Los núcleos son orientados con un inclinómetroy un compás magnético y solar (Fig. 19). Raramente esta perforadora falla, perocomo siempre sucedió en las peores condiciones por la baja temperaturaprincipalmente, así que hubo que hacer las reparaciones in situ como decimoslos paleomagos (Fig. 16b).

Figura 18b. Sección esquemática de la estructura mineralizada.

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Hay una gran cantidad de fotografías que detallan casi todos los aspectosde yacimiento, de las cuales seleccionamos sólo algunas para ilustrar los aspectosmás importantes del mismo y que se muestran en las siguientes figuras.

La Figura 20 muestra algunos ejemplos típicos de la exposición de la mena:(A) una especie de cueva de lava formado por mineral de hierro, Laco Norte;(B) fragmento columnar de magnetita, Laco Sur; (C) lapilli con cenizas mostradoen un corte de camino en el ascenso hacia el Laco Sur; (D) afloramiento super-ficial del hierro en Laco Norte, donde puede observarse la textura más bientípica de las rocas volcánicas.

Figura 19. Afloramientos de la mena en los flancos del volcán.


Igualmente en el corte de un camino minero se aprecia una bomba inmersadentro de una capa de material piroclástico y ceniza en su base (Fig. 21A). Unpoco más arriba topográficamente (Fig. 21B) puede apreciarse una brechamineralizada. En la Figura 21C se observa un área donde el mineral se presentacomo ceniza sinterizada. Finalmente en la Figura 21D se muestra una parte demena piroclástica cortada por un tubo de escape de gas, mostrando detalles como:1) estratificación local con apatita; 2) fosfatos de hierro color azuloso a violeta;y 3) fragmentos aplanados irregulares de Fe-P-S color naranja a lo largo de unhorizonte.

Algunos otros rasgos típicos se muestran en la Figura 22 como sigue:A) bloque de mena sinterizado por el calor. También hay varios fragmentosverdosos de mena piroclástica con estratificación difusa de diferente orientación.

Figura 20. Acercamientos a la mena para observar los detalles.

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Las partes blancas, que originalmente fueron espacios huecos entre losfragmentos, ahora son agujas de apatita. Parece que las cavidades irregulares,que a primera vista pueden considerarse como vesículas de un flujo, son causadaspor flujo de gases calientes responsables de la sinterización de la mena,ocasionando el tamaño, número y dureza características; B) Toba de menadeleznable con estratos delgados ricos en apatita. Estudios de microsonda enmaterial similar mostraron que éste es un agregado de pequeños octaedros demagnetita y agujas euedrales de apatita, los cristales tienen pequeñasprotuberancias de sílice formado durante la última actividad hidrotermal; C)Piroclastos de mena cortados por un tubo de escape de gas que muestra algunosdetalles como estratificación local con apatita; D) Intrusión del mineral en laroca huésped andesítica.

Figura 21. Estructuras, texturas y otros detalles.

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Respecto al origen de El Laco, Nyström y Henríquez (1994) establecieronvarios puntos de apoyo, entre los que destacan:

1) La estratificación aparente en la mena puede ser una estructura primaria,pero también un rasgo “tectónico”, esto es, causado por movimiento antes, du-rante o después de la consolidación de la mena. No obstante, no mucho después,puesto que los tubos de escape de gas podrían estar afectados o destruidos. Laestratificación debe ser primaria si hay estratos con apatita como se ilustra enlas figuras anteriores. ¿Cómo podría de otro modo sobrevivir el poroso ydeleznable agregado de cristales euhedrales sin mostrar evidencias de estarformado por recristalización? Debería ser primario si ocurriera estratificacióncruzada, u otro rasgo depositacional; en este sentido hay partes que muestranuna mezcla de mena y unos cuantos fragmentos de roca con estratificaciónsindepositacional en pequeña escala. La naturaleza de la estratificación esdiscutible. Jan piensa a favor de un origen primario con perturbaciones locales

Figura 22. Otros rasgos típicos de la mena.

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debidas a movimientos durante la consolidación del mineral, por las siguientesrazones: a) muestras de mineral deleznable y polvoso. Si estas fueran producidaspor movimientos que rompen la mena de lava, ¿cómo puede uno explicar losgrandes fragmentos de roca sin fracturar que se observan incluidos? Aunasumiendo que la roca no fue alterada durante el movimiento, debería habersido afectada por el mismo. Aun más, con alteración haciendo la roca más suave;b) no hay coincidencia probable de que la mena estratificada tenga un distintotono verdoso debido a una delgada película de Fe-P (localmente hay también unfuerte color verde-azul-violeta). Un sublimado es consistente con un origenpiroclástico, pero por qué debería el Fe-P estar asociado con la mena‘tectonizada’?

2) Respecto a las cavidades con dendritas de magnetita paralelas, el ex-tenso desarrollo de siterización alrededor de tubos de escape de gas, así como elgran número de estos tubos demuestra que grandes cantidades de gases muycalientes estuvieron disponibles durante la consolidación de la mena (gasmagmático; el agua meteórica no podría haber sido suficientemente calientepara sintetizar la mena). Se piensa que hay una relación entre el gas caliente ylas grandes cavidades con las dendritas de magnetita paralelas y que no seformaron directamente a partir de un magma. Además, debía ser más fácil formartubos de escape de gas en un depósito piroclástico con mucho más materialdeleznable que en un depósito formado por lava esencialmente. Otra cosa:¿podemos esperar que los depósitos de mena y las rocas magmáticas tengan lasmismas estructuras? Seguramente, los altos contenidos de volátiles y lacristalización rápida a partir de un magma supersaturado en óxidos de fierropuede generar estructuras que no se encuentran en rocas volcánicas ‘normales’,por ejemplo esas problemáticas cavidades.

De forma muy general podemos establecer que muchos depósitos muestranevidencias de haberse formado en sistemas magmáticos en evolución: algunosde ellos presentando características magmáticas muy claras, mientras que otrosson más bien de carácter predominantemente hidrotermal; y otros tienen historiasmucho más complicadas o afloramientos tan malos que es difícil establecer elorigen, o se prestan a discusiones que prevalecen por períodos largos de tiempo,como en nuestro caso. Cualesquiera que sea el origen, siempre es trascendentalconocerlo, constituyéndose en un reto científico que ocasionalmente se vuelvepersonal y del cual es muy importante mantener la objetividad en el análisis denuestros resultados para llegar a feliz término en tan laboriosa tarea.

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Fase III. Descenso

Como sucede casi siempre en los descensos de las montañas, el nuestrotambién fue muy rápido y prácticamente por la misma ruta por donde ascendimos,sólo con una parada muy corta en San Pedro Atacama, donde aprovechamospara visitar el Museo Arquelógico del padre Le Paige. En éste se muestra laevolución de la cultura atacameña en sus once mil años de historia. Exhibe objetosde gran belleza, seleccionados de una enorme colección de piezas arqueológicas.Destacan la cerámica, las momias, los objetos de vestimenta y ornato, y trescolecciones de figuras de oro.

Ese mismo día (9°) llegamos a Calama, donde pasamos la noche paracontinuar al día siguiente a la ciudad de Tocopilla, no sin antes aprovechar lamañana para hacer la visita obligada a una de la minas de cobre más grandes delmundo, Chuquicamata.

Chuquicamata

Ésta es una de las minas a tajo abierto con una de las mayores produccionesde cobre del mundo. La mina ha sido trabajada desde antes de la dominaciónInca. En 1882 se instaló la primera faena industrial y en 1915, el 18 de mayo, seprodujo la primer barra de cobre fino. Desde 1971 se dictó la nacionalizacióndel cobre, que incluye también lo relativo a procesos, reservas y explotación. Ladivisión Chuquicamata produce anualmente sobre 600 mil toneladas de cobrefino e importantes subproductos como molibdeno y metal Doré.

El complejo minero consta de dos minas a tajo abierto: Mina Sur, la máspequeña, donde se obtiene mineral oxidado, y la mina Chuqui, la principal, queextrae mineral sulfurado. Para su fucionamiento, se cuenta con una gran centraltemoeléctrica en Tocopilla (con cuatro circuitos de 110 000 volts que cruzan140 km de desierto), además de tanques acumuladores de agua y seis acueductosque traen agua potable e industrial (salobre) desde la cordillera.

Fue una visita rápida gracias a los conocidos (exalumnos) del Dr. Henríquez;sin embargo, nos enteramos que hay visitas guiadas (una por día) que puedenreservarse con anticipación, donde se les lleva a todas las secciones de la mina yse muestran los distintos procesos por los que atraviesa el mineral desde suextracción en el tajo hasta la producción de las barras del cobre fino.

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Formación La Negra

Arribamos a Tocopilla el mismo día (10°) por la tarde, donde comimos enun restaurante tipo alemán típico en esta zona. Viajando al sur, rumbo a la ciudadde Antofagasta, encontramos los primeros afloramientos de la formación LaNegra en los 5 km y hasta prácticamente llegar a Antofagasta. Este viaje sirviópara hacer la selección del área a muestrear para fines de obtener análisis parauna sección de la tesis de Juan, y donde trabajamos los días 11 al 13. Es digno demención enfatizar que de un día a otro pasamos de trabajar en las alturas de losAltos Andes hasta el nivel del mar en la costa del norte chileno. La formaciónLa Negra consiste en una numerosa secuencia (posiblemente más de 200) deflujos de lava de edad poco más de 180 millones de años, donde planeamoshacer estudios de paleointensidad del campo geomagnético, cuyos resultadosya están en proceso de publicación, pero que claramente forma parte de otrahistoria.

El Final

Como dicen los beisbolistas, llegamos en ‘safe’ el treceavo día al aeropuertode Antofagasta para tomar nuestro vuelo de regreso a Santiago, con el tiempojusto para entregar el vehículo rentado y registrar nuestro equipaje. Después dedos justos días de descanso, salimos el día 15 a nuestro México lindo y querido.Así es usualmente el sufrido trabajo de muestreo para estudios paleomagnéticos,donde se refleja claramente el gran placer que nos causan nuestros quehacerescotidianos.

Agradecimientos

Agradezco profundamente el apoyo financiero que este proyecto ha recibidoen distintas etapas por: CONACYT proyecto de investigación 32756-T e InstitutoPanamericano de Geografía e Historia. Igualmente a la Compañía Minera delPacífico (Ing. Leonardo Vergara y Mario Rojo) por haber permitido el acceso ypor su amabilidad y facilidades otorgadas en cuanto a infraestructura se refiere.Asimismo agradezco a todos mis amigos colegas que participaron en la campañade muestreo, al M. en C. Juan Julio Contreras y François Graffé por la minuciosarevisión y sugerencias para mejorar el presente, y finalmente al Instituto deGeofísica de mi querida UNAM.

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Referencias y Lecturas Sugeridas

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Editor Técnico: François Graffé

Edición en Computadora: Freddy Godoy

Apoyo Editorial: Mónica NavaElizabeth MoralesSaúl Rojas

Expedición a la cordillera de los Andes: consideracionessobre el hierro y estudio del yacimiento ferrífero El Laco,Chile es una publicación del Instituto de Geofísica,UNAM, se terminó de imprimir en el mes de octubre de2003 en los talleres de Impretei, S.A. de C.V., Almería17, Col. Postal 03410 México, D.F., MÉXICOLa edición consta de 1000 ejemplares

Títulos aparecidos en esta colección:

1. Terremotos y Ondas Sísmicas2. Sismos en la Ciudad de México y el Terremoto del 19 de Septiembre de 19853. Catástrofes Geológicas4. ¿Usted también es Aristotélico?5. De Planetas, Cometas y Naves Espaciales6. La Contaminación del Agua Subterránea y su Transporte en Medios Porosos7. La Ciencia, su Método y su Historia8. Marte. El Planeta Guerrero9. Introducción al Tratamiento Digital de Imágenes10. Propiedades Geofísicas de la Tierra11. El Geomagnetismo12. La Actividad Volcánica13. Investigaciones Geofísicas sobre Cráteres de Impacto y El Cráter de Chicxulub

(Yucatán, México)14. Expedición a la cordillera de los Andes: consideraciones sobre el hierro y estudio

del yacimiento ferrífero El Laco, Chile

Expedición a la Cordillera de los Andes:

Consideraciones sobre el Hierro y Estudio del

Yacimiento Ferrífero El Laco, Chile

Luis M. Alva Valdivia

La Tierra es el tercer planeta, elquinto más grande y el más denso en elsistema solar. Tiene aproximadamente4.5 mil millones años de antigüedad ylas rocas más viejas conocidas son de 4mil millones años. Seguramente elhierro, ahora sabemos principalcomponente del núcleo terrestre, es tanantiguo como éstas. Este mineral es elque genera el campo magnéticoterrestre producido por corrientes deconvección en el interior, que a su vezes el motor de la tectónica omovimiento de las placas litosféricas.La Tierra está dividida en varias capasque tienen composición química

distinta: la corteza, el manto y el núcleo y distintos porcentajes de compuestos dehierro se encuentran en cada una de éstas. Tomada en conjunto, la composiciónquímica de la Tierra es la siguiente: 34.6% hierro, 29.5% oxígeno, 15.2% silicio,12.7% magnesio, 2.4% níquel, 1.9% azufre y 0.05% titanio. La presencia eimportancia del hierro en nuestro planeta es esencial, tanto del punto de vista científicocomo económico en nuestro actual mundo industrializado. En este trabajo se exponenalgunas consideraciones generales sobre el hierro y se relata la expedición a uno delos más insólitos yacimientos de hierro existentes en el globo.

Universidad Nacional Autónoma de México

isbn - app.ingemmet.gob.pe

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