En la geología de yacimientos minerales , los procesos supergénicos o de enriquecimiento son aquellos que ocurren relativamente cerca de la superficie, a diferencia de los procesos hipógenos profundos . Los procesos supergénicos incluyen el predominio de la circulación de agua meteórica (es decir, agua derivada de la precipitación ) con oxidación y meteorización química concomitantes . Las aguas meteóricas descendentes oxidan los minerales de sulfuro primarios (hipógenos) y redistribuyen los elementos metálicos del mineral. El enriquecimiento supergénico ocurre en la base de la porción oxidada de un yacimiento mineral. Los metales que se han lixiviado del mineral oxidado son transportados hacia abajo por el agua subterránea que se percola y reaccionan con los sulfuros hipógenos en el límite supergénico-hipógeno. La reacción produce sulfuros secundarios con contenidos metálicos superiores a los del mineral primario. Esto se observa particularmente en depósitos de mineral de cobre donde los minerales de sulfuro de cobre calcocita (Cu 2 S), covelita (CuS), digenita (Cu 18 S 10 ) y djurleíta (Cu 31 S 16 ) son depositados por las aguas superficiales descendentes. [1]
Todos estos procesos tienen lugar en condiciones esencialmente atmosféricas, alrededor de la temperatura ambiente (25 °C) y la presión atmosférica estándar (1 atm ). [2]
Se pueden identificar zonas diferenciadas de procesos supergénicos a distintas profundidades. Desde la superficie hacia abajo, son la capa de Gossan, la zona lixiviada, la zona oxidada, el nivel freático, la zona enriquecida (zona enriquecida supergénica) y la zona primaria (zona hipógena). [3]
La pirita (FeS 2 ) se ha oxidado para formar goethita (FeO(OH)) y limonita (FeO(OH)· n H 2 O), [2] que forman una cubierta porosa sobre la zona oxidada conocida como capa de gossan o sombrero de hierro. [4] Los prospectores utilizan el gossan como una indicación de las reservas de mineral.
El agua subterránea contiene oxígeno disuelto y dióxido de carbono . A medida que desciende, oxida minerales de sulfuro primarios , lo que a su vez forma ácido sulfúrico y soluciones de metales oxidados. [5] Por ejemplo, el agua subterránea suele interactuar con pirita (FeS 2 ) para formar hierro oxidado (FeO(OH)) y ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ), representados en la siguiente reacción química idealizada (se omiten los pasos intermedios):
Un intermediario en este proceso es el sulfato férrico (Fe 2 (SO 4 ) 3 ), que oxida la pirita y otros minerales de sulfuro. [6]
Por encima del nivel freático el ambiente es oxidante , y por debajo es reductor . [7] Las soluciones que viajan hacia abajo desde la zona lixiviada reaccionan con otros minerales primarios en la zona oxidada para formar minerales secundarios [5] como sulfatos y carbonatos , y limonita , que es un producto característico en todas las zonas oxidadas. [3]
En la formación de carbonatos secundarios, los minerales de sulfuro primario generalmente se convierten primero en sulfatos, que a su vez reaccionan con carbonatos primarios como calcita (CaCO 3 ), dolomita (CaMg(CO 3 ) 2 ) o aragonita (también CaCO 3 , polimórfica con calcita) para producir carbonatos secundarios. [4] Las sales solubles continúan hacia abajo, pero las sales insolubles quedan atrás en la zona oxidada donde se forman. Los ejemplos de sales insolubles que se encuentran comúnmente en la zona oxidada incluyen precipitados de plomo como anglesita (PbSO 4 ) y piromorfita (Pb 5 (PO 4 ) 3 Cl); precipitados de cobre como malaquita (Cu 2 (CO 3 (OH) 2 ), azurita (Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 ) y cuprita (Cu 2 O); y smithsonita (ZnCO 3 ). [3] [7]
En el nivel freático el ambiente cambia de un ambiente oxidante a uno reductor . [7]
Los iones de cobre que se mueven hacia abajo en este ambiente reductor forman una zona de enriquecimiento de sulfuro supérgeno . [3] La covelita (CuS), la calcocita (Cu 2 S) y el cobre nativo (Cu) son estables en estas condiciones [7] y son característicos de la zona enriquecida. [3]
El efecto neto de estos procesos supergénicos es mover iones metálicos desde la zona lixiviada a la zona enriquecida, aumentando la concentración allí a niveles más altos que en la zona primaria no modificada que se encuentra debajo, posiblemente produciendo un depósito que valga la pena explotar.
La zona primaria contiene minerales primarios inalterados . [5]
La calcopirita CuFeS 2 (primaria) se altera fácilmente a los minerales secundarios bornita Cu 5 FeS 4 , covelita CuS y brochantita Cu 4 SO 4 (OH) 6 . [5]
La galena PbS (primaria) se altera a anglesita secundaria PbSO 4 y cerusita PbCO 3 . [2] [5]
La esfalrita ZnS (primaria) se altera a hemimorfita secundaria Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 .H 2 O, smithsonita ZnCO 3 y willemita Zn 2 SiO 4 con manganeso . [2] [5]
La pirita FeS 2 (primaria) se transforma en melanterita secundaria FeSO 4.7H 2 O. [ 5]
Si los depósitos originales contienen minerales que contienen arsénico y fósforo , se formarán arseniatos y fosfatos secundarios. [5]
La palabra supergen se deriva de la raíz latina super , que significa "encima", y de la raíz griega -gene ( -γενής ), que significa "nacido" o "producido". Los términos supergen e hipógeno se refieren a la profundidad a la que se producen.