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Bo1. Depto. Geo1. Uni-Son, -1989, Vol. 6, NQ 1 Y 2, p~ 23-:J3 CARACTERISTICAS PETROGRAFICAS DE LA CAPA FOSFORICA HUMBOLDT, SAN JUAN DE LA COSTA, BAJA CALIFORNIA SUR, Y SUS EFECTOS EN EL PROCESO DE RECUPERACION DE LA FOSFORITA Concepci6n CARREON-DIAZCONTI (1) Y Cesar JACaUE8-A Y ALA (2) (1) : Calle del Circuito Edit. 6.101, 83288 Hermosillo, Sonora, Mexico. (2) : ERNO, Instituto de Geologfa, UNAM ApdO Postal 1039. Hermosillo, Sonora, Mexiico. RESUMEN Por medio del estudio petrografiq.o se determinan aquellas caracterfsticas que pueden afectar la recuperaci6n de fosfatos del estrato denominado capa Humboldt del yacimiento de San Juan de la Costa, Baja California Sur. Dicho estrato se encuentra en la Formaci6n San Gregorio del Oligoceno la cual esta constituida principalmente por alternancias de lutita silicea, arenisca tobacea, coquina y capas de fosforita. La capa Humboldtes un estrato subhorizontal de 1.45 m de espesor promedio, formado por 1) oolitos, peletes e intraclastos de francolita (65%) de grano muy fino, 2) un cementante de silice, colofano y yeso (20 y 25%),3) terrigenos (10 a 15%). EI silice, mas abundante en la base y la cima de la capa, tiene una distribucion microsc6pica irregular. Esta irregularidad en la distribucion de los cementantes proporciona ala roca una consistencia variable desde n'MJydeleznable (con yeso) hasta muy tenaz (con silice). La petrograffa de lOBproductos del beneficio de la fosforita (concentrados, colas, medios, cabeza general) muestra que la mayor parte de loB granos de francolita se recuperan intactos y libres. Sin embargo, es comun encontrar varios de ellos firmemente adheridos por cementante, formando granos gruesos. Estos no son recuperados por su tamarlo y/o por su composici6n superficial. Tambien se observan ocasionalmente abundantes fragmentos de roca derivados de lOBestratos que encajonan a la capa Humboldt debido a problemas de minado, ya que la capa no presenta un espesor constante. Del estudio petrografico se concluye que el cementante juega un papel determinante en Ia recuperaci6n de la fosforita. La distribuci6n irregular de loB cementantes hace que lOBgranos se liberan de una manera irregular. Fue posible observar que se tienen varias etapas de cementacion. La primera se debs probablemente a oolofano. EI silica constituye otra etapa de cementaci6n, no habiendose logrado determinar su lugar en el tiempo. En cambio la cementacion por la calcita ocurre en dos etapas cuando menos. EI yeso se restringe a zonas asociadas con delgados horizontes del mismo. EI silice y la calcita ofrecen resistencia durante la Iiberaci6n de la fosforita debido a la fuerte cohesion que ejercen sobre laB partfculas fosfatadas. La presencia de estos cementantes cubriendo los granos dificulta la recuperaci6n por flotaci6n. 24 C. Carre6n-D. y C. Jacques-A ABSTRACT A petrographic study was undertaken to determine the characteristics that can affect the metallurgic process of the phosphate bed known as Humboldt bed, in the San Juan de la Costa deposit, Baja Callifornia Sur. The Humboldt bed belongs in the San Gregorio Formation (Oligocene), which consists of alternating silicified shale, tuffaceous sandstone, shell-debris, limestone and some phosphorite beds. The Humboldt bed is subhorizontal. Its average thickness is 1.45 m. It is made up of: frankolite oolites, pellets and intraclasts (65 %), mostly in the very-fine-sand size; cement (20 to 25 %), which can be calcite, silica, colophane or gypsum; and 10 to 15 % of terrigenous material. Silica is found mainly near the base and the top of the bed, but its microscopical distribution is irregular. This irregular distribution of cements gives the bed a variable consistency, from very friable where cemented by gypsum, too very hard vlhere cemented by silica. The petrography of the products of the metallurgical process of the phosphorite (concentrates, tailings, median and heads) hows that most of the frankolite grains are recovered cc.mplete and free. However, it is common to find several grains firmly held together by cement. These are not recovered because of their size and/or their surficial composition. Rock fragments derived from the host rock are also frequently foound: this is because of the mining procedure, since the bed does not have a constant thickness. The petrographic study indicates that the type of cement plays an important role in the metallurgical process. In fact, its irregular distribution makes the grains to be libera~ed irregularly. It has been possible to determine several stages of cementation. The first one was probably colcphane; silica belongs to another stage, but it has not been possible to determine the time of its emplacement relative to the others. On the other hand, calcite was formed in at least two stages. Gypsum is restricted to the vic~nities of thin gypsum layers. Silica and calcite are the more resistant cements, imprinting a hard cohesive liner on the phosphate grains. The presence of these two cements inhibits the recovering of phosphorite during flotation. INTRODUCCION EI conocimiento de las caracteristicas petrograficas del mineral (composici6n, estructura de los granos, tipo de cementante) de la capa Humboldt, principal estrato mineralizado del yacimiento de fosforita de San Juan 'de la Costa, es necesario para entender los problemas de recuperaci6n metalUrgica. Posiblemente este conocimiento sera util para un mejor aprovechamiento metalurgico del mineral y un aumento de la recuperaci6n. EI yacimiento de San Juan de la Costa se Iocaliza en la costa oriental de la Bahia de La Paz, en el municipio del mism:>nombre, e3tado de Baja California Sur (fig.1). De acuerdo con Huang (1968), Bentor (1980) y Ehlers y Blatt (1982) entre otros, las fosforitas estan clasificadas como rocas sedimentarias no clasticas con alto contenido de fosfatos, compuestas par elementos aloquimicos y ortoqufmicos. En este estudio al microscopio se puso especial enfasis en las caracteristicas petrograficas que pueden afectar la recuperaci6n metalurgica. La capa de fosforita denominada Humboldt forma parte de la Formaci6n San Gregorio (fig. 2), la cual consiste en una alternanc.ia de lutita silicea, are- nisca tobacea, coquina y local:nentealgunos estratos de fosforita. Presenta estratificaci6nes cruzadas y contiene abundantes restos d~ organismosy ceniza volcanica (Hausback, 1984, p. 221 ; Gardurlo, 1987). Esta capa es, por su espesor~ ley, la unica econ6micamente explotable de la Formaci6n.Tiene una superficie de 20 km2 y hasta finales de 1986 se tenian cubicadas 35 millones de tonaladas con 20.15% de P205. EI sistema extractivo es actualmente subterraneo ya que las zonas de bajo encape, requeridas para la explotaci6n a tajo abierto, se han agotado. La extracci6n se lIeva a cabo en varias zonas a la vez por 10 que el mneral con que se alimenta la planta de beneficio puede provenir de cualquiera de eillas. EI beneficia de la roca fosf6rica se realiza en Ires etapas: trituraci6n, concentraci6n por flotaci6n y secado. EI material se encuentra en bloques de 20 pulgadas de diametro. Por medio de varios tipos de quebradoras de diferentes capacidades se reduce este material a un diametro de 0.25 pulgada. Con fragmentos de este tamano se alimenta la plant a concentradora, la cual cuenta con Ires secciones : clasificaci6n, flotaci6n y filtrado. En la secci6n de clasificaci6n del mineral es reducidoa un tamanooS28 mailas y pasa a cribado en ~ c. Carre6n-D.y C. Jacques-A. 25 "O"- Fig. 1 - Piano de localizaci6n. un sistema de mallas de dicha .Tledida.Con la fracci6n < 28 mallas se alimenta una serie de baterias de ciclones para eliminar la fracci6n < 150 mallas. Se ha encontrado que la concentraci6n de la fosforita es optima cuando las paruculas se encuentran entre las mallas 28 y 150. En la secci6n de flotaci6n el material pasa por un clasificador helicoidal que elimina residuos de lamas.En Ios tanques acondicionadores se afladen los reactivospara la separaci6n. En el filtrado el concentradoque alcanza un promedio de 30.30% de P205 es lavado con aQua dulce para eliminar Ios cloruros, pues el proceso se realizacon aQuade mar. Finalmenteel concentradose seca en un homo. quedandolisto para el embarque. METODO DE TRABAJO Muestreo 5e hila un muestreo representativo del yacimiento poniendo especial .enfasisa 105sitios en donde el estrato presenta car~cteristicasirregulares que pueden afectar la recuperaci6nmetaltjrgica. 5e colectaron 85 muestras (fig.. 2) de las cuales 20 correspondena testigos de barrenosde exploraci6n. 49 a cortes en el talud y zanjas de muestreo. 7 al avance en mina subterraneay 9 a los productos del proceso de beneficia de la roca fosf6rica (cabeza general, medias, concentrados y colas). Todas las muestras se describieroncon lupa y se conservaron Fag.2 - Piano del afloramiento de la capa Humboldt (linea continua a interrumpida), mostrando la localizaci6n de las muestras utilizadas en este estudio (modificado de ROFOMEX, 1988) Y las localidades referidas en el texto. En cada punto se colectaron de 1 a 3 muestras. B-#: muestra de barre no; M-#: muestra de mina subterranea; T -#: muestra de afloramiento. A: Canada de la Gracia; B: Cerro de la Caseta; C: Mesa del Junco; D: Mesa ce la Crucecita; E: Mesa del Agua Amarga: F: Mesa de la Calera; G: Mesa de los Delfines: H: Mesa del Tule; I: Mesa de la Vaca; J: Mesa del Saladito; K: Mesa de Tarabillas; L : Arroyo Taraallas; M : Mesa del Tesoro. 26 c. Carre6n-D. y C. Jacques-A para el estudio petrograficosolo 51, consideradasre- presentativas. 5e inicia el proceso de concentraci6n con una cabeza general en la cual el mneral es de tamar-o menor de 0.25 pulgada. Las colas son Ios desechos muy finos de una primera etapa de flotaci6n. Durante una segunda etapa de flotaci6n se obtienen dos productos : 1) Ios rnedios que son el producto de Urnpieza del concentrado. los cuales plJeden ser reciciados si tienen valores ; 2) el ooncentrado del mneral. Para establecer los ran,gos de tamano de los granos de francolita, se midieron con micr6metro unos 50 oolitos. Los porcentajes para determinar la composici6n minerai6gica se estimar01 utilizando la grafica de comparaci6n de Dietrich et al. (1982, sheet 15-1). 5e hizo un analisis de difracci6nC:e rayos X el cual sirvi6 tarnbien para diferenciar el silice amorfo, pues es opticamente similar a la francolita. 5e efectuaron tambien un analisis espectrografico por fluorescencia de rayos X, analisis qulmicos y un estudio mineragrafico (Carre6n, 1988). Manheim y col. (1980) recomnedan la cuna de yeso para la determinaci6n de apatita y calcita en fosforita, por 10que en este trabajo tambien se hizo uso de ells. logrando identificar incluso el 6palo. Con la cuna de yeso la francolita toma un color rojo escartata muy caracterlstlco, variando ~n la disminuci6n del espesor de Is lamna hasta magenta; para la calcita bs colores son amarillo verdoso, rosa y azul, dependiendo del corte del cristal y del grado de exti~i6n. Todas las formas de silica adoptan colores muy fuertes, como azul, violets, amarillo. naranja y verde, excepto la variedad criptocristalina en la que se ob- servaun magentasimilara el de la francoita;es posible diferenciarlo debido a su pseudoisotropia que presentaanomallasal girarla platina. La d.escripci6npetrogtafica de los productos del beneficiode la fosforitase realiz6como apoyo.con el fin de conocer las propiedadesde las particulasrecuperadasy de Iosdesechos,y asf podercompararlas con las de la rocarnnada. GEOLOGIA REGIONAL La geologia del area se ha descrito ampliamente al quedar incluidaen varjos trabajosde tipo regional (Hausback, 1984 ; Ouintus-Booz, 1980 ; RiggS,1976; Escand6n,1978 ; Salas, 1979 ; Garduno, 1987 y reportesineditosde ROFOMEX). De acuerdo con Escand6n(1978), en el area afloran dos unidades bien defiridas. La inferior esta constituidapor Ios sedimentosmarinosmarginalesde las FormacionesSan Gregorioy San Isidro.La Formaci6n San Isidro, de edad MiocenoMedio. tiene un es- pesor maximade 235 my descansaen discordancia erosionalsobre la Formaci6nSan Gregoriodel Oligoceno Tardio (fig. 3). en la cual se encuentra Ia caps Humboldty que en el area de estudlo alcanzaun espesor de 30 a 65 m (Hausback.1984. p.221). La unidad superior - Formacl6n Comondu del Mioceno Tardfo-Plioceno- sobreyaceen discordanclaerosional a la Formaci6nSan Isidroy esta constituidapar clastos volcanicos,continentalesy marinos.Su espesores de masde 500 m. Exlsten tres sistemas de fallas que cartan y desplazana la caps Humboldt.~I principalpresentaun rumba general NE-SW y consiste de fallas normales que forman -horsts- y "grabens" (ROFOMEX,1986). La mayore de las fallas es la Potosi, la cual tlene un echado de 70° al SE y un saito de mas de 200 m. Constituye el limite sur del yacimlento al poner en oontactoa las FormacionesSan Gregorioy ComondU. Lasfallas Barcoy Salvatierraformanun "graben-(arroyo del Junco) con un hundiminetode mas de 17 m. La c. Carre6n-D. y C. 21 Jacques-A. mayoria de las fallassonde tijeray presentansaltos entre 2 y 10 m (Escand6n.1978). GeomorfolOgicamente !os rasgos mas prominentes del area son las mesetas erosionales, formadas en el contacto entre las Formaciones San Gregorio y San Isidro. que se elevan entre /os 90 y 110m s.n.m. Hacia el poniente, rocas volcanosedimentarias constituyen una abrupta sierra de mas de 500 m de elevaci6n originada por fallamiento en bloques (Escan- d6n, 1978). GEOLOGIA DE LA CAPA HUMBOLDT EI yacimiento ha sido reconocido de interes econ6mico en 1976. Para los fines de estudio yexplotaci6n de que ha sido el objeto, el yacimiento se ha dividido por zonas en forma correspondiente con los rasgos topograficos de mesas y cafladas (fig. 3), mismas divisiones que Beran utilizadas en el presente trabajo para facititar la descripci6n. La capa Humboldt es un estrato subhorizontal, con 2° a 5° de inclinaci6n. Su color varia entre el crema y el gris claro. Generalmente es deleznable, estando mucho mejor consolidada hacia el norte del area. EI espesor de la capa varia desde 0.15 m (arroyo Tarabillas y zona central de la mesa del Junco) hasta 2.35 m (mesas de la Calera y de la Vaca). EI espesor promedio es de 1.45 m. EI contacto superior de la capa Humboldt es neto y concordante con un estrato de lutita que contiene concreciones calcareas. EI contacto basal es gradual, presentando una mezcla heterogenea de fosforita, fragmentos de lutita gns y arenisca tobacea, con aparentes evidencias de retrabajo sin transporte (Escand6n, 1978). Esta zona de transici6n de 0.45 m en promedio se conoce como "base de la capa" y es considerada como parte de ella. PETROGRAFIA DE LA CAPA HUMBOLDT La fosforita tiene textura oolitica arenacea. Es de grano fino y esta bien clasifi'cada. Esta constituida principalmente por granos esferoidales de fosfatados y cantidades menores de cuarzo, feldespato, mica. fragmentos volcanicos, minerales opacos, 6xidos, arcilia, fragmentos de huesos y conchas, yeso, calcita y silice. La figura 4 muestra dos columnas litol6gicas representativas de la capa, incluyendo la distribuci6n cualitativa del cementante. AI microscopio se enfatiz6 especialmente el estudio de los granos de fosfato que son las particulas recuperables, y del material interoranular (cementante) el cualdeterminala deleznabilidad de la roca.Parel Ag. 4 - Columnas litok)gicas representativas de la capa Humboldt, incluyendo la distribuci6n cualitativa de los cementantes. A: Mesa del Saladito; B: Mesa del Junco, en la que se muestra un horizonte de yeso presente en gran parte del yacimiento. sentido metalurgico de este trabajo, el resto de Ios componentes tiene poca impo"ancia debido a su escaso contenido, a menos que se observen alterando a los componentes principales. Las particulas aloquimicas de las fosforitas de San Juan de la Costa incluyen oolitos, peletes, intraclastos y fragmentos bi6genos. En este trabajo solo se consideran de importancia aquellos que forman la mena, que son Ios tres primeros, agrupados bajo el termino "granos de francolita". Dentro de los componentes ortoquimicos de la roca se incluyen sus cementantes, los cuales son calcita, sffice, francolita y yeso. Aloquimlcos (tabla 1) Los aloqufmicos son oolitos, palates, intraclastos y fragmentos de huesos y de conchas, siendo log primeros log de mayor abunjancia (fig. 5, lamina 1). De acuerdo con Espinoza (1982, p. 13) todos log granos fosfatados estan formados por francolita, una variedad de apatita (carbonato-fluorapatita), de la cual se componen todas lag fosforitas marinas reportadas en el mundo. Por ser criptocristalina es tamblen lIamada colofano y su formula es : CaS (Po4, Co3)3(F, OH). 28 -0( --.. c... ~ tf) u * t&o L&4 ::" l~ OJ ~ 'J --< ~ oj ~ Ii') (%) .n -< rJ ~ ~ i~~ ..( ...) . -< u 'J .j ..J ~ :- ,...') -~ ~ I/) .0 -< £-4 ~ "./"J -< U .:) ...) ~ :::> .., ~ ..0 ~ ',0 .n .:> rJ = ~ ~ ~ t&J ~ . ~ ""' -0 U) .:J\ N ~ - I() \0 t- t- ".:0 .~ -0( ~ ":J ,..) Z ~ ~ :... rn ~ 'J ::> 'I: u .0 ~ -rn-< ~ . u ::> ca: rJ r ..J ..~ .. -"';4 ~ - 1"1 - ~ (\J ~ ;~ < f,!i ~ < Z < « ~ ~..? -< . "J <t) ~ ~ ~ I/) ..:0 .~ -< r..) < > ~ ~ ::> ~ '" ;;,: ~ .oJ '"( ...J ~ .~ - - . ~ ~ < < ~ ~ '-I ~ -< 1;1: -0( E-. ~12 ',1:> .j ~ It> In ... - 0 ... .."\1 nJ (\I o.!) .:) e... - Q < ~ -< ~~ ~ ~ .=- . ~ - ~ ~ :z: to:) ~.,J -< z .~ ..~ 0 ,~ :f' ~'\J C. Carrebn-D. -4 - I¥) t"') ~ - ..0 ~ ::1) -( z .j t~ u . y C. Jacques-A. f/)" c >0- .- <1SQ)~ ~>-.~ 0 - .- C ... (,).- .. 0 ~u :ocu ~<1SQ) (,) '0 ., '\ "c;) f/) CI) 0. 0 ~~8.. -J f/). <1S c<1So o~> N ..."(U~ 8.~.f/)'-C 0<1S0 <1S'-"Q) Ui:=.f/) <1S8f/) -C~ ~~..Q ~-cu C.,> <1Su.f/) ~ ~ ..-J ccu. cui:=. CI) 8 Q) uc...o cu-cu'" ~Q)_o o'CQ)<1S -f/)'CC ~OO~ _ccO cu~<1SE ... -oEo Q) c E c Q) f/) 8 C 'C '- cu .. f/) Q) o'? cu~ C .."(U « - 'Cu.=cu cu,n .- .-(,),-,,'CQ) 0 cEcQ) Q)Q)Q) ~u~ -ooQ)f/) .- E",cQ) .2-~ .- -0co .~ f/) eSQ) Q) 8. Q)f/)", . Q) ... Eo 00. Q) U c.2» 0 Q) ... .. 8 C f/) ..:: T- C -Q) .(,) 0 mo'. «'Cg ~f/)I-f/) -Jf/) 'C >. I-cuQ)Q) C. Carre6n-D. y C. Jacques-A. Fig. 6 - Distribuci6ndel tamaflo de los granos de francolita en las diferentes zonas del yacimiento.(A) : muy finos; (B) : finos; (C): medios; (D) : gruesos:(E) : muy gruesos (segun Dietrich,1982). 29 ~ CANADA GRACIA V ARROVO SAN JUAN Colitos Los oolitos son esferoidales y su tamaflo yarra en el fango de la arena (0.06 a 1..7 mm), siendo k>s mas abundantes menores que 0.5 mm (fig. 6). Tienen estructura radial 0 concentrica. Generalmente tienen un nUcleo que puede ser un mineral 0 un fragmento de concha. alrededor de 10 cual se acreciona el revestimento de apatita. Los muy finos. lIarnados por FlOgel (1978. p. 145) oolitos superficiales. presentan generalrnente un nucleo rodeado d~ una sola capa de colofano. Los otros muestran dos 0 tres capas de crecimiento. deUmitadas por cambios en la coloraci6n 0 por una delgada pelicula de composici6n no fosfatica. Es cornun su aparencia fibrosa concentrica debida a la abundancia de dichas peliculas de material criptocristaUno. En algunas zonas las estructuras anteriores de Ios oolitos son poco claras 0 ya no existen, 10 que, de acuerdo con FIDgel (1978, p. 145), corresponde a cierto grado de recristalizaci6n. Es frecuente encontrar oolitos multiples incompletos, calcificados. ligeramente silicificados 0 muy hematiz~dos, con abundantes microfracturas debidas quiza a desecaci6n. Aproximadamente el 50% de los oolitos muestra un nucleo, el cual puede ser centrico 0 excentrico, simple 0 multiple y de tamarlo que varia de manera mas 0 menos inversamente proporcional al tamaljo de los oolitos. EI tamarlo de la mayoria de los nUcleos es inferior a la cuarta p3rte del tamarK> total del oolito, aunque algunos alcanzan la mitad de ese. En orden de abundancia forman el nucleo : plagioclasa, cu arzo , feldespatCl, pedernal, mica. fragmentos bi6genos, 6xidos, minerales opacos. calcita y pequenos peletes. En un 50% de los casos no fue posible observar el nucleo en lamina delgada por dos razones : 1) el corte puede ser demasiado tangencial al coUto y no alcanzar el nucleo ; 2) el nucleo original puede ser reemplazado posteriormente por calcita 0 6xidos. Peletes Los peletescarecende estructuraintema y de nucleo. Comunmentepresentartformas elipticas. Su tamarlo es mayor que 81de los oolitos, siendo mas CANADA DEL AGUA AMARGA E DEL 0 C GRANO B A c. Carre6n-D.y C. Jacques-A 30 abundantesIos de 0.25 mm hasta 1.7 mm. Presentan una textura rnoteada debida a la oxidaci6n y evidendas Ortoqufmicos (tabla 1) de corrosi6n en los bordes. tal vel debida a ataques de organisrnos (Garduno. 1987). Constituyen el10 a 15% de la mena. Intraclastos Son fragmentos irregulares de la misma fosforita, los cuales han sido retrabajados durante el dep6silo. Su forma es general mente redondeada y algunos clastos contienen oolitos muy finos y fragmentos de cristales de tamaflo correspondiente a el de las arcillas hasta 81de la arena. A veces estos fragmentos pierden sus estructuras circulares originales hasta convertirse en una masa criptocristalina en la que se preserva antiguos nucleos. FragmentosbiQgenos Los restos de organismos son abundantes y de composici6n calcarea, aunque es posible encontrarlos hematizados y fosfatlzados. Son principalmente foraminiferos. restos de conch as. fragmentos de huesos y algas. Algunos lIegan a .3ervircomo nucleos de oolitos. aunque generalmente se encuentran dispersos entre la calcita. siendo reemolazados por ella hasta lIegar a constituir parte del cementante. No han sido identificados por no considerarse de importancia para el presente trabajo. EI cementante principal es esparita (fig. 7, lamina 1) Y se observa como un mosaico de grana grueso englobandoa los oolitos. Es notorio el gran espadamientoentre los granos y su abundantereemplazamientopar calcita. Se encuentra mezcladacon pequenascantidadesde micrita en parchesy se reladona con restos de organismos y algunas arcillas. Propordonaa la roca una consistenciafirme. Es probableque se tengan dos etapasde cementaci6n par calcita. La primers etapa esta representada par el materialque forma las aureolasde los oolitos ; su acci6n parece ser sumamentecorrosiva. como se discutira posteriormente.La segundaetapa di6 lugar a la esparitaque ocupalos espaciosintergranulares. La calcita se encuentra cementando principalmente la porci6n central de la capa. En la parte superior generalmente coexiste ron los otros cementanes ; en la base no se encuentra. Colofano EI cementante de frarlcolita se presenta generalmente en agregados con afcillas y micrita. Debido a su caracter isotr6pico y a su cobr pardo en hJznatural es dificil identificarlo, confundiendose con masas fosfaticas 0 con silice amorfo. Su presencia da como resultado una mala consolidaci6n de la roca. Terrigenos EI 90% de los terrige,nosson plagioclasas (oligoclasa) euhedrales. macladas y zoneadas. con alteraci6n a sericita y calcita. Otros fragmentos presentes son feldespato potasico. cuarzo, pedernal. biotita y abundantes clastos de rocas volcanicas. Sus tamanos varian desde el de las particulas de limo (como en el caso del cuarzo, el cual se presenta subredondeado) a el de las particulas de una arena gruesa (como en el caso de las plagioclasas y los feldespatos, Ios cuales tienden a ser angulosos) y hasta el tamano de una arena muy gruesa (como en el caso de Ios fragmentos redondeados de tobas). EI silice se presenta cementando toda la base de la capa y, local mente, la porci6n superior de la misma (Ios primeros 65 m), sobretodo hacia el norte del yacimiento. Se piensa que existen por 10 menos Ires lases de cementaci6n por silice (fig. 8, lamina 1). Generalmente el sffice es amorfo y se identifica como 6palo, el cual, debido a su caracter pseudoisotr6pico, a su relieve bajo y a su color pardo en luz natural, es facilmente confundible con el colofano. Analisis de difracci6n de rayos X elaborados por PatiFlo (com. escrita, 1986) y Zayas (com. escrita. 1988) de la Comisi6n de Fomento Minero, indican Que se trata de la variedad cristobalita (Carre6n, 1988, fig. 10, lamina 1), la que, de acuerdo con Heinrich (1970, pag. 77), se puede presentar en forma criptocristafina y desordenada, formando 6palo. - 31 c. Carre6n-D. y C. Jacques-A. En algunos lugares el 6palo esta asociado con cuarzo microcristalino 0 con calcedonia, facilmente reconocibles. Los rayos X indican la presencia de tridirnita,la cual no fue identificada opticamente. En una muestra del arroyo Tarabillas se puede apreciar claramente el silice presente como calcedonia. formando aureolas alrededor de los oolitos, sin mostrar evidencias de ataque s')bre ellos (fig. 9, lamina 1) Y como opalo rellenando parle de Ios poros. bien son comunesel puntual,el concavo-convexoy el alargado,combinadoscon grandes zonas en las que los granos parecen "flotar" libres dentro de su cementante(figs. 7, 8 Y 9. lamina 1). Este comportamientoapoya la idea de la pre-formaci6nde Ios oolitos y su posterioracarreoy dep6sito(Riggs,1976). La presenciade silice en la roca Ie da una consistenciasumamentefirme. Alteraclones serna con mas frecuencia es ~I microestilolitico.Tam- Calcificaci6n ~ EI Yeso, como cementante,se observa Iocalmente y en pequenas cantidades, sabre todo en la zona correspondientea las Mesasde la Calera,de la Vaca y del Tule. Esta relaciona,docon pequefloshorizanIes del mismo material, intercalados entre la fosforita. Oa a la roca un co~rtamiento deleznable. Mineralesaccesorios Se presentan algunos minerales accesorios, Ios cuales se formaron mediante procesos diageneticos. Algunos han sido repo:rtadospor la Comisi6n de Fomento Minero (Patioo, (:om. escrita, 1986). EI primero es la ripidolita, 0 proclorita, una variedad de clorita. Se pudo identificar en muestras provenientes de la zona norte del yadmiento; en secci6n delgada se presenta como un agregado escamoso de grano fino y color amarillo. Otro es la muscovita, identificada en las rnuestras como sericita; es producida por la alteraci6n de los terrigenos. Con un estudio mineragrafico se determin6 la presencia de pirita y magnetita (Morales, com. oral, 1988), mientras que con el metodo de tentadura se determinaron magnetita y hem.dtita (Zayas, com. escrita, 1988). EI contenido de pirita es muy bajo; solo es observable en las zonas altctmente deleznables. Probable mente es de origen autigenico ya que se presenta reernplazando los oolitos (Morales, com. oral, 1988). La magnetita, muy escasa al igual que la pirita, se presenta como un mineral detritico. Los demas minerales reportados corresponden a zeolitas, las cuales no ..>eidentiificaron por no tener importancia desde el pun~ode vista metalurgico. Relaclones intergranulares EI tlpo de contactoentregranosque se pre- EI 90 % de los oolitos cementadospor calcita presentanuna aureola 0 pelicula superficialque aparece como anisotr6pica en luz polarizada y tiene la msma direci6n 6ptica del cementante.En luz natural no es identificablepor tener el mismo color pardo del colofano (fig. 10. lamina 1). Dicha aurela ha sido identificada como el residuo de un posible cementante primario que, ademas. ha actuado sobre los fosfatos produciendo su fuerte 0 total calcificaci6n. Una vez formada la aureola, la calcita penetra por las fracturas alcanzando el nucleo y reemplazandolo y puedeexpanderseposteriormente hasta ocupar la totalidad del volumen de Ios granos (fig. 11, lamina 2). Los terrigenos, sobre todo las plagioclasas, tarrbien presentan una fuerte alteraci6n a calcita. Hematizaci6n La hematita se encuentra presente en pequenas cantidades. Rodea los granos de francolita, aprovechando fracturillas y les proporciona una te~tura rooteada. En el cementante se presenta diseminada 0 dandole un aspecto bandeado con arcillas orientadas en la misma direcci6n. Los nuc1eos de los oolitos frecuentemente se observan reer.1pJazadospor 6xidos. PETROGRAFIADE LOS PRODUCTOSDEL BENEFICIO Debido a la inhomogeneidadde la capa , no todo el mineral responde adecuadamentedurante el proceso metalurgico,dando como resultadovariaciones en log valores recuperados. Los aspectos megasc6picosvariables de la capa son: la consistencia0 gradode consolidaci6n;el color; el espesor. Como ya hemos vista, el grado de consolidaci6n es consecuencia directa de lag variaciones en la composici6ndel cementantey del grado 32 de alteraci6nde las particulasfosfatadas.Este aspecto se considera como 91de mayor.influenciapara el proceso de concentraci6n. En este trabajo se discuten 9ste y otros factoresconsideradosde importandapara el desarrollodel proceso. Para tal efecto se estudiaron secciones delgadas de la cabeza general, de los concentrados. de bs medios y de las colas. Descrlpcl6n mlcrosc6plca Los productos del beneficio de la fosforita presentan cornponentes con caracteristicas muy similares en todas las etapas del proceso. Durante el beneficio de la roca, los oolitos son desprendidos de sus cementantes, conservandose la gran mayoria intactos (fig, 12, lamina 2) al igual que los terrigenos. Los cementantes (calcita, colofano, silice) son desprendidos y desechados principalmente en las colas (fig. 13, lamina 2). Calcita Comunmente conserva oolitos muy finos y alterados. Contiene las aureolas de alteraci6n que se han desprendido de los oolitos y algunos terrrgenos. Colofano Se presentaformando fragmentosde tamaflo medio, Ios cuales contienen abundantesoolitos muy finos. Estos fragmentosson recuperablesy se eons;deran dentro de las particulas favorablesdel concentrado. .s.ili.Q.a EI silica no ha sido identificado como tal en ninguno de los productos. Se sospecha su presencia dentro de los fragmentos fosfatados desechados, sobre todo en las colas, tomando en consideraci6n sus altos valores en el analisis qurmico (Carroon, 1988, tabla 5). Es posible que, debido a su gran semejanza con la francolita, se este confundiendo con ella. Otros comggnentes Otros componentes presentes en los productos son Ios fragmentos de rOta, generalmente lutitas y algunas rocas volcanicas provenientes de la base y del c. Carre6n-D.y C. Jacques-A. techo de la capa. La cabeza general (fig. 14, lamina 2) tiene la siguiente composici6n : granos de francolita. 80% ; calcita, 7% ; fragmentos de origen terrlgeno, 3% ; fragmentos de rOta, 10%. Los medias (fig. 15, lamina 2) estan compuestos como sigue : granos de francolita, 20% ; fragmentos de calcita, 5% ; terrlgenos, 70% ; fragmentos de roca, 5%. PETROGRAFIA DEL DEPOSITO RELACIONADA CON EL PROCESO DE CONCENTRACION Llberacl6n de los granos de francollta La cementaci6n de las fosforitas no es homogenea, par 10 que se puederi encontrar varios tipos de cementantes en el mismo horizonte, aun a nivel microscopico (fig, 16, lamina 3), provocando que algunos granos sean faciles de liberar y otros no. De acuerdo con Axelrod y col. (1980), la naturaleza del cementante y su relaci6n con los granos es el factor decisivo en la liberaci6n de los fosfatos. Cuando las fosforitas deleznables se sujetan al proceso de molienda, la mayor parte de los oolitos se libera de su cementante de calcita 0 colofaoo. Sin embargo, frecuentemente se conservan fragmentos gruesos formados par oolitos muy finos aglutinados par cementante, principalmente aquellos que han sufrido una intensa calcificaci6n exterior (fig. 17, lamina 3). En el caso de las fosforitas bien cementadas la liberaci6n de los granos se dificulta. EI principal problema es la fuerte cohesi6n entre los fosfatos y el cementante siliceo, 10 que prov~ca perdida de material al resultar granos de mayor tarrLafio que el especificado para el proceso. En la cabeza general (fig. 18, lamina 3) se observan pocos oolitos con alteraci6n superficial y ningun grano con alteraci6n interna, tan comunes en la roca. En Ios concentrados. la mayor parte de Ios 00litos se presentan libres. Esto hace pensar que durante el proceso de liberaci6n se desintegran todos aquellos oolitos que han sido alterados total 0 parcialmente por calcita y que tambien se desprenden las aureolas de alteraci6n. Considerando que iniclalmente Ios oolitos estaban constituidos en su totalidad por francolita. se observa que la calcificaci6n provoca la perdida de una buena cantidad de la masa fosfatica original. C. Carre6n-D. 33 y C. Jacques-A. Contamlnacl6n del minerai EI sistemade explotaci6n que se utiliza en San Juan de la Costa requiere de' un espesor de capa constante. Sin embargo el estrato mineralizado no cumple con dicha especificaci6n, par 10que es comun que se extraiga roca est~ril del techo y de la base de la capa, contaminando el mineral. Esta contaminaci6n provoca un menor rendimiento en el beneficia y problemas en el proceso de molienda. De acuerdo con k> observado en la tabla 2, el concentrado de Tarabillas contiene un porcentaje significativo de fragmentos de roca, 10que implica una disminuci6n en su ley. Flotacl6n de los granos de francolita Los fragmentos de fosforita cementados par calcita presentan oolitos muy finos y surnamente alterados, que no pudieron liberarse durante la molienda. Este es uno de log motivos por el cual log granos de francolita no son recuperados, ya que forman parte de particulas superficialmente calcareas, las que son desechables en cualquier etapa del proceso. En log concentrados y colas de Tarabillas se puede apreciar el gran contenido de calcita (tabla 2, y Carre6n, 1988. tabla 5), asi com:>la perdida de fosfato mediante las condicio nes expuestas en el parrafo anterior, 10 que influye en la baja ley del concentrado provenie.1te de esta zona. La zona none: un problema especial Por medio del analisis quimico (Carreon, 1988, tabla 5) se sabe que Ios coriCentrados de Tarabillas contienen una cantidad de SiO2 superior (15%) a la con1enida en los concentrados de minas subterraneas ~8.2%). Se sabe ademas que las colas presentan la situacl6n inversa (40.4o/~y 62. 8o/Qrespectivamente). Esto hace suponer que el alto contenido de silice en la zona sf influye en la calidad del concentrado (20.75o/Qen Tarabillas contra 30.1% e'1 minas subterrarleas), ya que inhibe a ~arecuperaci6n. CONCLUSIONES Las fosforitas de San ,Juan de la Costa estan constituidas por 65% de granos de francolita. 20-25% de cement ante. 10-15% de terrigenos y 5% en conjunto de bioclastos, minerales diageneticos del tamafIO de arcillas, pinta y hernatita. Los granos de francolita son oolitos (50% de la composici6n de la roca). pele- TABLA 2 - Composici6n mineral6gica de Ios concentrados (con) y colas producidos al procesarse el mineraI de las tres zonas prlncipales del yacimiento. GF: granos de francolita; C : fragmentos de calcita; T: terrigenos; FG: fragmentos de roca. 34 tes y una minima cantidad de intraclastos de tamano variable, predominando los muy finos (menores que 0.125 mm). Los oolitos pueden, 0 no, tener nucleo, el que ocupa generalmente 1/4 de su tarnaflo. Es frecuente encontrarlos con abundantes microfracturas, incompletos, hematizados, silicificados 0 muy calcificados. Los terrigenos, muy finos, estan constituidos par plagioclasa, feldespato, cuarzo, pedemal, biotita y fragmentos volcanicos. Los cementantes que tiene la tapa de fosforita son calcita, francolita yeso y/o silice. EI cementante principal es la calcita, la cual se presenta rellenando paras como un mosaico de grana grueso (esparita), y reernplaza abundantemente a IOsgranos de francoUta, provocando aureolas superficiales y alteraci6n interna parcial 0 total; proparciona firmeza a Ia roca, cementa la parci6n central de la tapa y caexiste con los dernas cementantes en la porci6n superior. La francolita es escasa y facilmente confundible con el resto de la masa fosfatica 0 con el since amorfo ; proparciona a Ia rota una gran deleznabilidad. EI yeso es de distribuci6n muy local, relacionado con pequeflos horizontes del mismo material intercalados en la capa ; es mas abundante en las mesas del Tule, de la Vaca y de la Calera, dando como resultado una debil consolidaci6n.EI srlice se presenta como 6palo, cuarzo microcristalino y calcedonia y corresponde a mas de dos etapas de cementaci6n. Es muy abundante en el norte del yacimiento, en donde cementa los primeros 65 cm de la capa. EI 6palo esta constituido par cristobalita criptocristanna y debido a sus caracteristicas 6pticas es confundible con la francoUta. Proporciona a la roca una consistencia sumamente firme. La consistencia de la capa Humboldt varia debido a la presencia de dos 0 mas cementantes en el mismohorizonte, aun a nivel microsc6pico ; tambien varian su color y su espesor. En los productos del beneficia la mayor parte de los granos de francolita se recuperan intactos y Iibr~s, aunque es cornun encontrar a varios firmente adheridos par cementantes formando granos grue50S. Tambien se observan abuooantes fragmentos de roca provenientes de las capas vecinas. En el aspecto metalurgico, se concluye que la naturaleza heterogenea del camentante es el factor principal en la Iiberaci6n irregular de los granos de francolita. En particular, el silic~ y la calcita ofrecen resistencia a la liberaci6n de las particulas fosfatadas y dificultan la recuperaci6n par flotaci6n. Finalmente la contaminaci6n del mineral durante la extracci6n, debido al espesor variable de la capa hace bajar Ia ley del concentrado. c. Carre6n-D.y C. Jacques-A AGRADECIMIENTOS Este articulo es el resultadode un estudio realizado para la obtenci6n del grado de Ge6logo par la autora. bajo la direcci6n del co-autor. Deseamos agradecer a Roca Fosf6rica Mex:cana y allng. Jose Luis Aguilar al haber perrnitido la realizaci6n de este trabaio. Tambien deseamos agradecer a los Ing. Angel Acosta Bernal y Filiberto Rojas Mucirlo por sus comentarios a la versi6n preliminar del manuscrito y al Lic. Carlos Gutierrez y allng. Jaime Gonzalez por autorizar la publicaci6n del mismo. Roberto Montarlo 0., dellnstituto de Geologfa. amablemente elabor6 los dibujos. REFERENCIAS AXELROD S., METZER, A. and ROHRLlCH, V., 1980, The petrography of phosphorites as related to 1heir beneficiation:in Bentor, Y. K. (ed), Marine Phosphorites - Geochemistry Occurence, Genesis; SEPM, Spec. Publ., ND29, p. 153-165. BENTOR Y. K., 1980, Phosphorites - the unsolved problems, in Bentor, Y. K. (ed), Marine Phosphorites - Geochemistry Occurence, Genesis; SEPM,Spec. Publ., ND29, p. 3-18. CARREON- DIAZCONTI, C., 988, Petrografiade la capa Humboldt,San Juan de la Costa, Baja Ca6forniaSur: una contribuci6nal beneficiode Iafosforita : (tesisde ~nciatura): Hermosillo, Sonora,Univ. Sonora,89 p. 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Reporte SALAS, G. P., QUINTUS - BOOl, R. and OJEDA, R. J., 1979, Sedimentary phosphate deposits in Baja California Sur, Mexico (unpublished). M8'USCrilorecibido 81 16 de ~io de 1990 LAMINA 1 Fig. 5 . Fotomlcrogr8fi8 d. los component.s 81oquimlcos de '8 fosforlt.. A: oolltos con v.rI.s C8P8S; B: 00llt05 superflclsles; C : oolitos con nucleo y sin estructur.; D: oolilos sin nucleo y con v8r18S C8P8S; E: peleles. (Luz nslur81). . J ~ ~,' 1 ~ ~=- Fig. 8 . Fotomlcrogratia de tostorlta cementeda por sjllce .n varies etapas. La calcedonia se observ. en pequellos crlslales colocados en torma bandeada. mientras que el opalo (0) es .morfo y se encuenlra Intercalado con la calcedonla. Culls de v.so. ~. y ~5~; Fig. t, . Fotomlcrografia cementada por calcedonl.. ~ da fosforlta del Arroyo Tarabilla. l. calcedonla forma .ureol.s .Ire- dedor de los 001lt05 sin .tecarlos Intern.mente; .St8 presente un. segunda etapa d. silice rellenando poros. luz polarlzad.. . ".. (:pO ~~. 1:", ,e OD2Scm -- ~ c~,d . '-" ~, .. A ... - '-'"- Fig. ,.. Fotomlcrogratia da tosforlta del Arroyo Tarabillas camentada por c.lcedonla. EI t.maflo da 0011t08 e. meyor que en el resto de la capa, la calcedonla es IIgeramente parda y esti releclonada con otra torma de sillce. luz natural. ~~_:2.9 3 cm Fig. 10. Fotomlcrogrl«1 preslntlndo II cllclflc.clon de lOB oolltos. Se observln lis aureoles Ilrededor de los oolltos y se extlnguen en Ie mlsma direccion que Ie calcite. Luz polarizade. LAMINA Fig. 11a - Fotomlcrografla ae la calClflC.Clon Intern. de IOS 0011t08. Algun08 oolltoa mue8tran 10 que parece 88r un nl)ol.o de caICIt.. mlantras que otros .parecen estar total..,.nta 8an08. Luz netural. 2 Fig. 11b . Fotomlcrografla oolltos. La calcite se Inflltra de IDS oolltos para luego mente. Conserva la mlsma polarlzada. de la calclflcacl6n Interns de los por las fractures e Invade el Interior expanderse haste destrulrlos total. dlreccl6n 6ptlce del cementente. Luz ,~ / i ---~5cm FI~. 12 . Fotomlcrogreff. d. 10. componente. del concentredo. (0) : oolltos IIbres y bien con.ervedo. ; (C) : Iragmento. de cementante; (T): elgunos terrfgenos. B: burbujes, delectos de lamlnecl6n. Muestra de concentrado de minerai provenlenle de las min.. subterraneas. con 30.10 % de P20S. Luz natural. Fig. 14 . Fotomlcrogrlffl de II compollcl6n dl 'I cebeZI generli. Le mlyorie de 10. oolltos se he llberedo de .u cementlnte durente Ie mollend8, eunque mucho. Bun .e conserven eglutlnedos. N6te.e que cuendo .u t8m8fto e. muy grende .on fregment8dos. Luz n8turel. FIg. 13. Fotomlcrogreff8 de 10. componente. de 188 COI8.. (0) : oollto. sano. y fragment8do.; (G): oollto. 8glutlnados por cementante. tormando gr8nos de temafto medlo 8 grue.o; (T) : abund8nte. terrlgeno.; (FR): fr8gmentos de rOC8. Muestra da concentrado de minerai provenlente da 18 Mea8 del S8ledlto. Luz natur81. Fig. 15. Fotomlcrografla de 'a composlcl6n da los medlo.. En au mayor pane est'n const"uldos por terrlgenos (plagloclasas) y algunos ool"os uno.. luz natural. LA MINA Fig. 18. Fotomlcrogr.ff. de conO8fttr8docont.min.do por .. pr...nci. d. c.m.nt.nt. c.lc~r.o IC) y po.lb'.ment. .II'ceo (S). Mumr. d. conc.ntr.ao d. mln.r" prov8Rl.nte del Arroyo T.r.bllI... Luz n8tur.l. - . ~~5cm -- FIg. 188. Fotomicrogr8ff. de Ie con18nnacl6n del conO8n1r8do y d. I.. col.. producldo. medl.nt. e' benetlclo del mlner.1 provenlente de T.r.blll... Conc.ntr.do con .bund.nte. tr.g. manto. d. roca (FA) y c.lclt. (C) .glutlnando oollto.. Luz pol. rlz.d.. 3 fig. 17 . 'otomlcrogreff. d. I. o.b8Z8g8n.r.I, en don. H .pr8CI. QU8 c.81 tod08 108 00llt08 (0) qU8 Inlcl.n" d. concentr.cl6n .. .ncu.ntr.n IIbr.. d. qU8 HI.n d. 18 moll8nd.. Luz pol.rlz8d8. celclflcecl6n proc..o un. v.z