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Athenea Journal
Vol.5, Issue 17, (pp. 16-25)
ISSN-e: 2737-6419
Núñez E. et al. Génesis, litología y mineralogía de depósitos ferríferos con alto grado de metamorfismo
https://doi.org/10.47460/athenea.v5i17.79
Tipo de artículo: artículo de investigación
Génesis, litología y mineralogía de depósitos ferríferos con
alto grado de metamorfismo
Correspondence author: enunez@orinoco-iron.com
Received (05/04/2024), Accepted (25/08/2024)
Resumen: En este estudio se presenta una investigación documental de la génesis del Cuadrilátero Ferrífero
San Isidro, ubicado en el Estado Bolívar, Venezuela, con énfasis en la mina de Los Barrancos, describiendo
el origen de las cuarcitas ferruginosa y la formación por metamorfismo de las diferentes menas de hierro.
La metodología para la evaluación de estas menas estuvo compuesta por una caracterización mineralógica,
un análisis químico y una inspección macroscópica, para luego clasificarlas por su mineralogía y textura. Los
principales resultados muestran que fue posible definir la génesis, la litología y la mineralogía de este
depósito ferrífero.
Palabras clave: menas de hierro, litología, mineralogía.
Genesis, lithology and mineralogy iron ore deposits with high-grade metamorphism
Abstract. - This study presents a documentary investigation of the genesis of the San Isidro Ferrous
Quadrilateral, located in the Bolivar State, Venezuela, with emphasis on Los Barrancos mine, describing the
origin of the ferruginous quartzites and the formation by metamorphism of the iron-ore lithologies. The
methodology for the evaluation of these ores was composed of a mineralogical characterization, a chemical
analysis and a macroscopic inspection, to then classify them by their mineralogy and texture. The main
results show that it was possible to define the genesis, lithology and mineralogy of this ferrous deposit.
Keywords: iron ore, lithology, mineralogy.
Ernesto Armando Núñez Avila
https://orcid.org/0000-0002-1212-4719
enunez@orinoco-iron.com
Orinoco Iron SCS
Ciudad Guayana, Venezuela
Jesús Ramón Lopez Hércules
https://orcid.org/0009-0006-4577-6728
jlopez@unexpo.edu.ve
UNEXPO Vicerrectorado Puerto Ordaz
Ciudad Guayana, Venezuela
Genaro José Stabilito Casares
https://orcid.org/0009-0003-1301-8103
genaros9500@gmail.com
Universidad de Oriente - UDO
Ciudad Bolívar, Venezuela
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I. INTRODUCCIÓN
Las formaciones y depósitos de menas de hierro han sido de gran interés en el campo de la geología y la
mineralogía, en la actualidad, con la alta demanda de acero a nivel global y mayores exigencias para hacer
a los procesos industriales más productivos y con menores consumos energéticos e impactos ambientales,
es de imperiosa necesidad, el conocer a fondo los orígenes y características de estas menas con el fin de
optimizar su procesamiento. Los grandes productores de menas de hierro están dedicando líneas de
investigación al estudio geometalúrgico de estos depósitos, un ejemplo de ello son las investigaciones
llevadas a cabo por The Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) en áreas de
la génesis, geología, geometalurgia, exploración, minería y procesamiento de menas de hierro. Los
depósitos de mineral de hierro alojados en formaciones de hierro representan la mayor parte de la
producción mundial actual de mineral de hierro [1], los depósitos de alto tenor formados por
enriquecimiento hidrotermal y supergénico de formaciones bandeadas de hierro (BIF o Banded Iron-
Formation)constituyen la fuente más importante de minerales de hierro [2], por lo que es necesario el poder
clasificar las menas de estos depósitos por su mineralogía y textura para poder definir sus mezclas que se
adecuen a las exigencias del mercado siderúrgico.
Estudios similares al presentado en esta investigación se han desarrollado en la zona oriental de la India,
encontrándose que la caracterización geoquímica y mineralógica de sus depósitos de hierro sugiere que
las texturas de las menas de hierros masivas, laminadas duras, laminadas blandas y friable en microplacas
(blue dust) tenían un linaje genético con las BIF ayudado con ciertos aportes de actividad hidrotermal [3].
Otro estudio, llevado a cabo en Carajás, Brasil, menciona que la génesis de los minerales de hierro lateríticos
derivados de las BIF consiste principalmente en la disolución de bandas de cuarzo, oxidación, fracturación,
colapso e hidrolización de algunos silicatos primarios y neoformación de minerales de hierro-aluminio, tales
como como Al-goethita y gibbsita. La historia de la meteorización comienza con la oxidación de los cristales
de magnetita a hematita, inicialmente preservando el volumen de BIF erosionado. La descomposición de
cuarzo y la lixiviación de la sílice aumenta la porosidad, generando una gama de minerales de hierro
altamente porosos. La pérdida de volumen provocó la rotura y el colapso de las bandas de hierro, mientras
que el cuarzo se lixivia casi por completo. La corteza de hierro cubre el perfil de meteorización y contiene
martita y hematitas en microplacas, cementadas con goethita [4].
Se espera que las investigaciones en las áreas mencionadas contribuyan en última instancia a mejorar
procesos de beneficio y, por lo tanto, recuperación de Fe potencialmente mejorada [5], de allí la importancia
de realizar una evaluación del cuadrilátero ferrífero San Isidro, del distrito ferrífero Piar, ubicado al sureste
de Venezuela, siendo este el principal yacimiento de hierro en explotación en este país. El trabajo incluye
un desarrollo donde se exponen aspectos teóricos, la metodológica aplicada, los resultados obtenidos y
por último las conclusiones.
II. DESARROLLO
A. Menas y Minerales de Hierro
Una mena es una roca o material natural compuesto de un mineral o minerales de valor económico que
puede extraerse con un beneficio razonable. Un mineral es, por definición, un sólido homogéneo de origen
natural con una estructura definida, pero composición química no fija y disposición atómica muy ordenada.
Puede ser formado por procesos tanto inorgánicos como orgánicos [6] y [7]. En ingles estos términos se
denominan Ore para la mena y Mineral para el mineral. Los minerales de hierro más comunes son
magnetita, hematita y goethita, que en conjunto representan aproximadamente más del 99% de los
minerales contenidos en las menas de hierro comercializadas a nivel mundial [5]. La magnetita (Fe3O4) es
un mineral de hierro común en depósitos de zonas metasedimentarias y de origen magmático.
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La hematita (Fe2O3) se forma a partir de la oxidación de la magnetita en un ambiente superficial cercano y
se puede lograr también mediante un cambio de pH sin reacciones de óxido-reducción. La goethita es un
oxihidróxido de hierro (α-FeOOH), que se cree que es el mineral de hierro más común en los depósitos
sedimentarios y cercanos a la superficie, metasedimentarios alterados [5].
Algunos autores han reconocido que, si bien la mineralogía de muchas menas de hierro es relativamente
simple, las texturas de estas menas suelen ser bastante complejas y están directamente relacionadas con la
génesis de las menas del depósito. Además, se ha proporcionado evidencia de que son estas texturas
complejas y no solo la mineralogía las que controlan el rendimiento de los procesos metalúrgicos [8] y [1].
B. Formaciones Geológicas de Menas de Hierro
La formación primaria de hierro no enriquecido es una fuente importante de mineral de hierro en muchas
partes del mundo, especialmente en la República Popular China y América del Norte, e incluye tanto a las
formaciones de magnetita y hematita ricas en hierro. En Australia, África, Brasil y Venezuela se ha extraído
poco mineral de hierro no enriquecido minado hasta la fecha, debido a la presencia de recursos
significativos de menas de alto tenor y fácilmente beneficiables de hematita y martita-goethita [5].Se ha
estimado que más del 95% de todos los depósitos de menas de hierro explotadas a la fecha de hoy son de
origen sedimentario, originándose como precipitados químicos del agua del océano, de los cuales los
depósitos de menas de hierro alojados en las formaciones de hierro son el ejemplo más abundante. Las
formaciones de hierro se han dividido en tres subtipos según la textura y la edad geológica del huésped de
la formación de hierro: Las formaciones bandeadas de hierro (BIF o Banded Iron-Formation), Las
formaciones granulares de hierro (GIF o Granular Iron-Formation) y Las formaciones de hierro rapitan (RIF
o Rapitan Iron-Formation) [2].
Las BIF, se depositaron en cuencas intracratónicas de márgenes continentales pasivas, plataformales,
durante períodos de alto nivel del mar, transgresivos, particularmente en el Neoarqueozoico y en el
Paleoproterozoico. El hierro en estas formaciones es de origen volcánico hidrotermal (exhalativo) [9].
C. Depósitos de Menas de Hierro en Venezuela
En Venezuela se pueden identificar, por lo menos, los siguientes sistemas fisiográficos, controlados por las
características litológicas y tectónicas de cada región: Sistema Andino, Sistema Montañoso del Caribe,
Precordilleras y Pie de monte, Planicie del Lago de Maracaibo y Planicies Costeras, Sistema de los Llanos,
Sistema Deltáico Oriental y el Escudo de Guayana [9].El Escudo de Guayana se extiende al sur del Río
Orinoco. En este, fisiográficamente, se diferencian cuatro provincias geológicas: Imataca, Pastora, Cuchivero
y Roraima [9].Imataca es la provincia del hierro y, en ella se pueden distinguir, según el tamaño del grano,
tres grandes tipos de depósitos de menas de hierro, que son los siguientes [10]: Depósitos de hierro de
grano grueso (mayor a 1 mm), tipo El Pao, Las Grullas y Piacoa; Depósitos de hierro de grano medio (1 mm),
tipo Cerro María Luisa; y Depósitos de hierro de grano fino (menor a 1 mm), tipos Cerros Bolívar, San Isidro,
Los Barrancos, El Trueno, Altamira, Redondo, Toribio y Arimagua. Los depósitos de menas de hierro, que se
cree que son de tipo Algoma o Lago Superior, son abundantes en la provincia Imataca, pero, porque las
rocas de la provincia Imataca están muy deformadas y metamorfoseadas en anfibolita y facies de granulita,
el ambiente de deposición de las menas de hierro es difícil de determinar y asignar a este modelo, es
incierto. Estos depósitos de hierro están compuestos de finas y alternas capas de minerales de cuarcita y
óxido de hierro (hematita, goethita y en menor proporción magnetita) [11].
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El Distrito Ferrífero Piar, donde en la actualidad se ejecutan las operaciones mineras en Venezuela, tiene
como basamento las BIF anfibolitas, gneises piroxénicos y gneises tonalíticos. Mendoza considera a las
menas de hierro tipo Cerro Bolívar y San Isidro, equivalentes al tipo Dos Carajás en Brasil y recomienda que
el Complejo metamórfico de Imataca debe ser re-estudiado con mucho mayor detalle, tanto geológica
como geoquímica y geofísicamente, así como tratar de obtener nuevas determinaciones radimétricas, para
determinar los diferentes eventos tectonometamórficos y el protolito registrados en esas rocas [9]. Este
Distrito Ferrífero se originó a partir de la cuarcita ferruginosa de Imataca mediante enriquecimiento
supergénico. El proceso de generación de los minerales consistió en la eliminación por meteorización de la
sílice y silicatos de las cuarcitas ferruginosas, y la consiguiente concentración residual de óxidos e hidróxidos
de hierro. El proceso de enriquecimiento supergénico de las cuarcitas ferruginosas ha originado diferentes
tipos de minerales según la intensidad y naturaleza del proceso. Los principales cambios son: la magnetita
se oxida a hematita y martita, los minerales de ganga como piroxenos y anfíboles se reemplazan por
goethita, lo que da como resultado esencialmente hematitas – goethitas – minerales de martita, figura 1
[12].
Los depósitos de menas de hierro tipo el Cerro Bolívar y San Isidro (con los siguientes tipos de menas desde
la superficie a la zona profunda: cangas y ripios, costras, finos marrones, finos negros, finos negros silíceos
y cuarcitas parcialmente lixiviadas), figura 1, se formaron por lixiviación de sílice (son tipo óxidos), a 600-
800 m.s.n.m., nivel Imataca, desde hace unos 20 o más millones de años a partir de “itabiritas” o cherts
ferruginosos, de grano fino a muy fino [13].
Fig. 1. Esquema del enriquecimiento supergénico de las menas de hierro del cuadrilátero ferrífero San Isidro.
El Cuadrilátero Ferrífero de San Isidro representa la mayor de las reservas de hierro conocido en Venezuela.
Está ubicado en la parte más meridional de la provincia Imataca cerca de la zona de la falla de Guri y consta
de cuatro yacimientos: San Isidro, Las Pailas, San Joaquín y Los Barrancos. De acuerdo a Ferencic las menas
se depositaron como un precipitado químico de origen volcánico exhalativo. La composición química
promedio del mineral del cuadrilátero es Fe, 61-68 por ciento; SiO
2
, 0,5-4,05 por ciento; Al
2
O
3
, 0,6 por ciento;
PPC, 3-4 por ciento; y P
2
O
5
, 0,01-0,45 por ciento [14].
Venezuela ocupa la novena posición a nivel mundial en reservas de mineral de hierro y cuarta posición a
nivel del continente americano. Dispone de 14.575 millones de toneladas en reservas geológicas, de las
cuales 18% son medidas, 17% indicadas y 65% inferidas. De un total de 2.651 millones de toneladas de
reservas medidas, el 51% (1.353 MMt) son de alto tenor y de 1.299 millones de toneladas medidas de
mineral de bajo tenor friable [15]. La ubicación de estos yacimientos se muestra en la figura 2 [15].