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Sistemas hidrotermales, responsables de alto grado del níquel en Cerro Matoso, el depósito de ferroníquel más grande de Sudamérica

Esto se constituyó en el primer reporte de una fauna de ventilas hidrotermales en el país y abrió la puerta al estudio de sistemas hidrotermales marinos, que serían los responsables de los contenidos de níquel adicional que presenta el depósito de lateritas de Cerro Matoso, y que pudieron estar ocultos por cerca de 140 millones de años.


Actualmente, Cerro Matoso –la mina de hierro y níquel más grande del continente americano y una de las mayores del mundo–, explota, procesa y vende al mercado internacional, principalmente el asiático, unas 40 mil toneladas mensuales de ferroníquel, aleación que se forma al fundir los suelos (lateritas) producidos por la descomposición (meteórica) de rocas ígneas conocidas como rocas ultramáficas y formadas en el fondo marino, principalmente en las dorsales oceánicas.


Fruto de las actividades de exploración de la empresa, recientemente Cerro Matoso ha comenzado actividades de extracción del mismo mineral en los Cerro Queresas y Porvenir, precisamente provenientes de las Peridotitas de Planeta Rica, 30km al norte de Montelibano. El material extraído es transportado hasta la planta para su procesamiento.


La principal cualidad del níquel es conferir a aceros la propiedad de no oxidarse, por eso, se utiliza para la fabricación de acero inoxidable, material quirúrgico, aeronáutico, y  combinado con otros metales como el Hierro, Cobre, Cromo y Cinc, logran en los diferentes mercados fabricaciones de monedas, joyas o válvulas, entre otros.


Durante su tesis doctoral en Geociencias, en la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), el geólogo Andrés Castrillón Peña, magíster en Ciencias - Geología de la Facultad de Ciencias, logró reconocer, además de los gusanos tubulares, una fauna muy diversa correspondiente a organismos extremófilos, entre las cuales encontró, conchas de bivalvos, gasterópodos y serpúlidos, todos pertenecientes a un nicho que se instala en la profundidades oceánicas en torno a las fumarolas (negras o blancas) y ventilas hidrotermales, y para vivir dependen de la quimiosíntesis que realizan con bacterias que obtienen su energía de la oxidación del azufre o reducción del carbono en ese medio.


Los fósiles y el sustrato arcilloso en donde estos se encontraron fueron la base para su tesis doctoral. En ella, utilizó difractometría de rayos-x para la caracterización mineralógica de las arcillas y carbonatos, observados previamente en secciones delgadas de las rocas, y con análisis de isótopos estables de 13C y 18 O buscó las huellas del origen del carbono, y las temperaturas de precipitación de los minerales, respectivamente.


Lo que encontró, comenzó a corroborar su idea de la influencia de actividad hidrotermal en el depósito de Cerro Matoso. Algunos datos de isótopos de 13C, con valores negativos y disminuidos, indicaban que el isótopo de 13 carbono tenía una fuente de metano primordial, es decir, metano que provenía del manto. Por su parte, los isótopos de 18 O, permitieron establecer relaciones de temperatura de precipitación mineral (ej., siderita, berthierina, greenalita) entre 40 y 150 º C.


“Los minerales identificados como siderita, berthierina y greenalita, entre otros, se forman con mayor facilidad en ambientes reductores, como los del fondo marino, en lugar de en ambientes oxidantes, en los cuales se forman las lateritas”.


Con sus resultados, el investigador Castrillón encontró que mucho antes que las rocas oceánicas (Peridotitas de Cerro Matoso) se adosaran al contiene y se expusieran a las condiciones de intemperismo tropical húmedo en las cuales están hoy en dia, y que favorecen los procesos oxidantes, de lixiviación mineral y formación de lateritas, las peridotitas de Cerro Matoso, estuvieron bajo la influencia de actividad hidrotermal en el fondo del mar.


Parte de los resultados de su investigación, que recibió mención meritoria de jurados internacionales (Francia y México), se encuentran publicados en el Boletín Geológico No. 47, (2020), del Servicio Geológico Colombiano, en donde, se redefine una unidad llamada antes tachyllita, como listvenita, una roca que se produce por la alteración metasomática (por la acción de fluidos hidrotermales) de las peridotitas y que también sustenta la existencia de un sistema hidrotermal fosilizado en Cerro Matoso.


“El grado de cristalinidad de las arcillas, que son buenas indicadoras paleo climáticas, junto con los isótopos estables y el registro fósil, mostraron una buena correlación, indicando que correspondían con un ambiente hidrotermal de temperaturas intermedias (<150ºC), el cual, podría ser incluso de edad Jurásica Tardía, es decir, de hace unos 140 a 160 Millones de años”.


Actualmente, con la colaboración de profesores de la Universidad Nacional Autónoma de México-UNAM, en donde hizo su pasantía doctoral, y de la UNAL, el investigador trabaja en otros dos artículos en donde presentará los resultados de su investigación.
 

Sistemas Hidrotermales de edad Jurásica Tardía


La actividad hidrotermal es un fenómeno que se ha presentado en distintos lugares del planeta, es como si grandes volcanes submarinos hicieran erupción, ya que hace referencia a la circulación de fluidos dentro del manto y la corteza terrestre caliente. Manifestaciones de estos procesos, que se gestan en la corteza, se pueden observar en el fondo del mar y son conocidos como fumarolas negras o blancas.


Los sistemas hidrotermales submarinos, albergan comunidades que incluyen bacterias, moluscos, braquiópodos y anélidos, como se pudo observar en la dorsal de Galápagos, el primer sistema hidrotermal de aguas profundas descubierto.
 

Las ventilas hidrotermales se conocieron desde 1977, gracias a pequeños submarinos tripulados o remotos que exploran el fondo oceánico a lo largo de las dorsales meso oceánicas.


Estas ventilas generan un ambiente específico en pH, Eh, temperatura, entre otros, que favorece la formación o precipitación de minerales arcillosos y carbonatos, que son a su vez, indicadores geoquímicos característicos de ambientes reductores anóxicos e hidrotermales, y que reflejan cambios en las concentraciones de azufre en ese entorno geológico.

Según lo reportan otras investigaciones, en estos ambientes habitan abundantes organismos y microorganismos que basan su sustento alimenticio de la simbiosis que realizan con bacterias sulfooxidantes, cuya energía proviene de la oxidación del azufre o de bacterias metanotrofas, las cuales utilizan el metano como fuente de carbono y energía.


Al parecer, esta actividad hidrotermal y biológica, favoreció los procesos de precipitación mineral que llevaron a la formación de los sedimentos marinos (arcillolitas verdes) que cubren de manera local, las peridotitas en Cerro Matoso. Dicha actividad se ha estudiado desde los años 80, principalmente en la dorsal meso-oceánica del Pacífico, y en la dorsal meso-oceánica del Atlántico, en donde rocas ultramáficas (rocas ígneas, compuestas principalmente de olivino) esporádicamente surgen de la corteza oceánica a través de fallas de transformación.


“Una de las maravillas de la investigación es que todo un antiguo sistema hidrotermal quizás de edad Jurásica Tardía,  viajase sobre la corteza oceánica por millones de años hasta chocar y adosarse a la corteza continental durante el Cretácico, conservándose, es decir, preservando o fosilizando sus características dentro de Cerro Matoso”.
 

Influencia en la actividad minera


Según el investigador, estos hallazgos y un mejor conocimiento de la geología del depósito, pudo contribuir a un mejor desarrollo y optimización de la actividad minera en los inicios de la explotación en Cerro Matoso, evitando diluciones de material en el proceso y quizás mejorando o haciendo más eficiente la operatividad de la planta y el desarrollo del actividad extractiva y de exploración en general en la mina.


“Lo interesante es que estos hallazgos ofrecen un mejor entendimiento a la  geología del depósito, y puede ayudar a Colombia y a las empresas mineras nacionales e internacionales, en la planeación de nuevas actividades de exploración, Greenfield y Brownfield, para detectar yacimientos similares que tengan en cuenta la búsqueda de sistemas hidrotermales, los que al final, permitieron que Cerro Matoso se destacara por sus altos contenidos de níquel”.


Las lateritas de níquel y las rocas ultramáficas de las que se formaron, también se encuentran en países como Cuba y Venezuela. Esos depósitos, por lo general, cuentan con un contenido de níquel de hasta un 4 %, mientras que en la mina de Cerro Matoso, los niveles de níquel superaron el 10 %, algo que no se había podido explicar. “El hidrotermalismo propició que se formaran minerales con níquel en el ambiente reductor, que luego aportaron su níquel a las peridotitas que formaron saprolitos y lateritas en el ambiente oxidante, lo que  generó los grandes contenidos de níquel que Colombia ha explotado y que lo convirtieron en un depósito de clase mundial”.


Para el doctor Castrillón, su estudio es una invitación a seguir avanzado en el proceso del conocimiento de la geología del país, a no dar las cosas por sentadas, afinar nuestra capacidad de observación y análisis, y a profundizar en las ideas que tengamos,  además  en pensar que aún existen posibilidades de encontrar yacimientos minerales en distintos lugares del país.


Así mismo, señala de vital importancia, conservar algo del patrimonio paleontológico que tiene Cerro Matoso, desde el punto de vista ambiental y del desarrollo del conocimiento, sería valioso poder estudiar e identificar la fauna fósil que se encontró, y establecer relaciones con las faunas que actualmente viven en esos sistemas hidrotermales. “Mucho de lo que vi cuando trabajé en la zona ya se explotó o se minó, pero sería interesante que Colombia pueda conservar esta información en sus museos de geología, de lo contrario, muchas evidencias se perderán, posiblemente mucho de eso ya no exista”, concluye.

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