En la geología de los depósitos minerales , los procesos supergénicos o de enriquecimiento son aquellos que ocurren relativamente cerca de la superficie en contraposición a los procesos hipógenos profundos . Los procesos supergénicos incluyen el predominio de la circulación meteórica del agua (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 minerales metálicos. El enriquecimiento supergénico ocurre en la base de la porción oxidada de un depósito de mineral. Los metales que se han lixiviado del mineral oxidado son arrastrados hacia abajo por la filtración de agua subterránea y reaccionan con sulfuros hipógenos en el límite supergénico-hipógeno. La reacción produce sulfuros secundarios con contenidos de metal superiores a los del mineral primario. Esto se nota particularmente en los depósitos de mineral de cobre donde los minerales de sulfuro de cobre calcocita (Cu 2 S), covelita (CuS), digenita (Cu 18 S 10 ) y djurleita (Cu 31 S 16 ) son depositados por las aguas superficiales descendentes. [1]
Todos estos procesos tienen lugar esencialmente en condiciones atmosféricas, aproximadamente a temperatura ambiente (25 °C) y presión atmosférica estándar (1 atm ). [2]
Se pueden identificar zonas distintas de procesos supergénicos a varias profundidades. Desde la superficie hacia abajo son el casquete de gossan, la zona lixiviada, la zona oxidada, el nivel freático, la zona enriquecida (zona enriquecida supergénica) y la zona primaria (zona hipogénica). [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 gorro de gossan o sombrero de hierro. . [4] Los buscadores utilizan gossan como indicación de las reservas de mineral.
El agua subterránea contiene oxígeno disuelto y dióxido de carbono . A medida que viaja hacia abajo, oxida los minerales de sulfuro primarios , formando simultáneamente ácido sulfúrico y soluciones de metales oxidados. [5] Por ejemplo, el agua subterránea comúnmente interactúa con pirita (FeS 2 ) para formar hierro oxidado (FeO(OH)) y ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ), retratado en la reacción química idealizada a continuación (se omiten los pasos intermedios):
Un intermediario en este proceso es el sulfato férrico (FeSO 4 ), que oxida la pirita y otros minerales sulfurados. [6]
Por encima del nivel freático el ambiente se oxida y por debajo se reduce . [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 primarios generalmente se convierten primero en sulfatos, que a su vez reaccionan con carbonatos primarios como la calcita (CaCO 3 ), la dolomita (CaMg(CO 3 ) 2 ) o la aragonita (también CaCO 3 , polimórfica con calcita) para producir carbonatos secundarios. [4] Las sales solubles continúan hacia abajo, pero las sales insolubles quedan en la zona oxidada donde se forman. 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 ), cuprita (Cu 2 O) y smithsonita (ZnCO 3 ) . 7]
En el nivel freático el ambiente cambia de un ambiente oxidante a uno reductor . [7]
Los iones de cobre que descienden hacia este entorno reductor forman una zona de enriquecimiento de sulfuro supergénico. [3] La covellita (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 de 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 extraer.
La zona primaria contiene minerales primarios inalterados . [5]
La calcopirita CuFeS 2 (primaria) se transforma fácilmente en minerales secundarios bornita Cu 5 FeS 4 , covellita CuS y brochantita Cu 4 SO 4 (OH) 6 . [5]
Galena PbS (primaria) se transforma en anglesita secundaria PbSO 4 y cerusita PbCO 3 . [2] [5]
La esfalerita ZnS (primaria) se transforma en hemimorfita secundaria Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 .H 2 O, smithsonita ZnCO 3 y willemita Zn 2 SiO 4 que contiene 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 supergén se deriva de la raíz latina super que significa "arriba" y de la raíz griega -gene ( -γενής ) que significa "nacido" o "producido". Los términos supergénico e hipogénico se refieren a la profundidad a la que ocurren.