Geofrik's Blog

Muestra de mano de una formación de hierro bandeado. El Fe se concentra en las bandas plateadas y oscuras, mientras que las bandas rojizas y anaranjadas son materiales detríticos silíceos con altos contenidos ferruginosos (que le dan esos colores). Los colores dorados pertenecen a ojos de tigre, una variedad de la calcedonia (un tipo de cuarzo). Autor: Maitri.

Las formaciones de hierro bandeado (BIF, del inglés banded iron formation) son rocas sedimentarias precámbricas que contienen, al menos, un 15% de hierro (Fe) y que presentan una estructura formada por bandas, de las que, atendiendo a su composición, se distinguen dos tipos: las bandas férricas, que están compuestas por minerales de hierro (óxidos e hidróxidos, normalmente magnetita –Fe₃O₄– y hematites –Fe₂O₃–) y son de color plateado a negro, y las bandas no férricas, por lo general de color rojizo, que están constituidas por lutitas y/o sílex. El ancho de las bandas no tiene un tamaño definido, pudiendo ser de escala submilimétrica o llegar a medir varios metros, pero el límite entre ellas siempre es neto. Estas rocas poseen un gran interés económico, puesto que son una fuente importante de hierro.

Origen:

Las BIF aparecen por vez primera en el registro geológico hace unos 3.800 Ma, a comienzos del eón Arcaico, si bien la mayor parte de ellas tienen una edad comprendida entre hace 2.500 y 1.800 Ma (comienzos del Proterozoico), estando directamente relacionadas con el evento conocido como la Gran Oxidación. Después de esto, las formaciones de hierro bandeado desaparecen del registro hasta hace unos 800 – 600 Ma, momento en que vuelven a depositarse en grandes cantidades, al parecer en relación a ambientes glaciales.

El origen las formaciones de hierro bandeado es, a día de hoy, motivo de discusión, no existiendo todavía un consenso claro. No obstante, existen tres factores importantes aceptados por la gran mayoría de la comunidad científica:

1. Son resultado de los ambientes de la antigua superficie terrestre, y requieren de unas condiciones redox y unas vías de transporte del hierro muy diferentes a las que hay en la actualidad (Trendall, 2002; Klein, 2005).
2. La ausencia de elementos detríticos en estas rocas indica que se depositaron por debajo del nivel de base del oleaje (Benedetto, 2010).
3. Para su formación se requiere la presencia de Fe²⁺ (hierro en estado reducido) disuelto en el agua, por lo que es muy importante conocer las fuentes del mismo (actualmente, tanto la magnetita como la siderita son los mayores proveedores de Fe²⁺, Klein & Beukes, 1992).

Roca perteneciente a una formación de hierro bandeado. El Fe se concentra en las bandas plateadas, mientras que en las bandas rojizas hay materiales detríticos silíceos con altos contenidos ferruginosos (que le dan ese color). Autor: desconocido.

Se han propuesto diversos modelos para explicar la génesis de estas rocas:

• Origen biológico:

Este modelo es uno de los más aceptados internacionalmente, y supone que las bacterias fotosintéticas fueron muy importantes para la génesis de las formaciones de hierro bandeado precámbricas, puesto que al producir oxígeno libre, éste oxidaría el Fe²⁺ disuelto en las aguas (muy abundante en las épocas anteriores a hace 1.800 Ma), que pasaría a ser Fe³⁺ (estado oxidado del hierro). Este fenómeno se debió de producir a gran escala hace 2.400 Ma, en lo que se conoce como la Gran Oxidación.

Como el Fe³⁺ no es soluble en el agua, se acabaría depositando en los fondos marinos y de aguas continentales, dando origen a los minerales de hierro de las BIF. La alternancia de bandas de hierro y bandas no férricas puede explicarse por fluctuaciones en la cantidad de cianobacterias, reduciéndose su número al contaminarse el agua cuando la cantidad de oxígeno era tan abundante que el hierro disuelto no podía neutralizarlo. Otra hipótesis sugiere que los bandeados se producían por cambios estacionales en la temperatura del agua.

La presencia de cianobacterias explica satisfactoriamente las BIF que se depositaron a partir de la Gran Oxidación (tipo Lago Superior), pero este modelo no sirve para formaciones más antiguas, debido a la poca abundancia de oxígeno.

Una forma de explicar la oxidación del hierro en un momento anterior a este evento sería mediante la acción de bacterias fototróficas anoxigénicas, un tipo de bacterias que realizan la fotosíntesis anoxigénica (que no produce oxígeno).

Muestra de mano perteneciente a la formación de hierro bandeado desarrollada en el cinturón de rocas verdes de Temagami. El Fe se concentra en las bandas plateadas (pueden verse los pequeños cristales de magnetita), mientras que las bandas rojizas son arcillas con altos contenidos de Fe (que le dan ese color). Autor: Michael Bau/Jacobs.

• Depósito en:

1.- Ambientes glaciales: Las formaciones de hierro bandeado de tipo Rapitan se encuentran asociadas a sedimentos glaciares. Se ha propuesto que una glaciación global como la ocurrida hace 800 Ma pudo provocar que el hielo aislara el océano de la atmósfera, y como consecuencia de ello, el océano tendría un ambiente reductor, permitiendo que se acumularan los iones Fe²⁺. En el momento en que los hielos se derritieran, al restablecerse la circulación de las aguas, se produciría la oxidación y la precipitación del hierro.

2.- Ambientes lacustres: Una manera en la que el hierro se puede oxidar con poco oxígeno es mediante la oxidación fotoquímica provocada por los rayos ultravioletas (UV), algo que tendría lugar en abundancia en aguas someras (de poca profundidad), como los lagos.

3.- Ambientes hidrotermales y volcánicos: El agua que sale al exterior a través de las chimeneas hidrotermales y/o los volcanes submarinos (por ejemplo) puede llevar disuelta una gran cantidad de Fe²⁺, y dada su elevada temperatura, ascender en la columna de agua hasta quedar próxima a la superficie marina o, en el caso de que exista, atravesar la quimioclina que separa la capa inferior de agua, sin oxígeno (agua reductora) de la superior, más oxigenada (agua oxidante). En ese momento comienza la oxidación del Fe²⁺ en Fe³⁺, algo que puede ocurrir según distintos mecanismos: por acción de bacterias fotosintéticas, por oxidación fotoquímica causada por los UV, o por reacción con el oxígeno disuelto.

4.- Ambientes evaporíticos.

5.- Zonas de surgencia: La precipitación del hierro en este modelo se basa en la mezcla de un agua rica en hierro reducido y pobre en oxígeno con agua rica en oxígeno. Esto implicaría que los océanos primigenios estarían divididos, debido a diferencias químicas y de densidad, en dos capas, y debido a una surgencia, las dos capas se podrían mezclar, precipitando el hierro por oxidación con el oxígeno.

• Procesos de meteorización.

Muestra de mano de una formación de hierro bandeado. El Fe se concentra en las bandas oscuras, mientras que las bandas rojizas y anaranjadas son materiales detríticos con altos contenidos en sílice y Fe (que le da esos colores). Los colores dorados pertenecen a ojos de tigre. Autor: Tom Nissen.

Tipos de formaciones de hierro bandeado:

Se distinguen tres tipos de formaciones de hierro bandeado atendiendo a su origen y composición: tipo Algoma, tipo Lago Superior y tipo Rapitan.

• Tipo Algoma: Las BIF de tipo Algoma están relacionadas con procesos de vulcanismo submarino, encontrándose las facies de sulfuros más cerca del foco emisor, y las facies de óxidos más lejos. Entre las formaciones de hierro bandeado se intercalan rocas máficas y félsicas, grauvacas volcanoclásticas y pizarras. Se suelen encontrar en cinturones de rocas verdes, y la mayoría son de edad Arcaica. Se cree que estos depósitos se formaron en arcos insulares.

• Tipo Lago Superior: Estas BIF son las que tienen una mayor potencia y extensión, habiéndose depositado en plataformas continentales, y suelen encontrarse asociadas a otras rocas, como dolomitas, cuarcitas, arcosas, conglomerados, pizarras negras y, en menor medida, rocas volcánicas. Su edad ronda los 2.500 – 1.800 millones de años., y algunos científicos consideran que este tipo de formaciones de hierro bandeado son análogas a los depósitos sedimentarios con hematites de Sinus Meridiani y Aram Chaos, en Marte.

• Tipo Rapitan: Las BIF de este tipo son las menos abundantes. Datan del Proterozoico Tardío (hace unos 800 – 600 Ma) y se asocian a depósitos de tipo glaciar. Su mineralogía es muy sencilla, estando formadas básicamente por hematites y cuarzo.

Formación de hierro bandeado en Dales Gorge, WA, Australia. El Fe se concentra en las bandas oscuras, mientras que las bandas rojizas son materiales silíceos con altos contenidos de Fe (que le da ese color). Autor: Beatriz Ribeiro da Luz.

Distribución geográfica:

Se pueden encontrar formaciones de hierro bandeado en materiales precámbricos de América, Asia, Europa, África y Oceanía.

• África:
  • En los países de Costa de Marfil, Liberia y Guinea existen varias formaciones de hierro bandeado, todas ellas pertenecientes a la zona sur del cratón de África Occidental. Estas BIF se depositaron durante el eón Arcaico, y probablemente estén ligadas genéticamente a las que hay en Venezuela, habiendo quedado separadas entre sí cuando el supercontinente Atlántica se dividió en dos por la apertura del océano Atlántico.
  • En Sudáfrica existen varios afloramientos de formaciones de hierro bandeado, como la de Penge, que se sitúa en la aureola de contacto del complejo ígneode Bushveld y está formada por magnetita y grunerita.
  • En el cratón de Kaapvaal, las BIF se disponen sobre sedimentos depositados en una rampa carbonática-siliciclástica, y se depositaron hace 2.900 Ma. Algunos estudios sugieren que este cratón está relacionado con el cratón de Pilbara (Australia), pudiendo haber formado parte ambos de un mismo supercontinente (Vaalbará y/o Ur).
  • En la cuenca de Griqualand West también se encuentran formaciones de hierro bandeado sobre niveles de carbonatos.

Muestra de mano de una formación de hierro bandeado. El Fe se concentra en las bandas oscuras, mientras que las bandas rojizas son materiales detríticos con altos contenidos en sílice y Fe (que le da esos colores). Autor: Fraser, A.

• América:
  • En el estado de Minas Gerais, en Brasil, se encuentra el llamado cuadrilátero ferrífero, donde se halla la mayor concentración de hierro de la Tierra, cuyo origen procede de estas BIF.
  • Las formaciones de hierro bandeado de Urucum (Mato Grosso del Sur, Brasil y Bolivia) son de edad Proterozoico Tardío, las más recientes del país, y se caracterizan por no haber sufrido procesos de metamorfismo.
  • Más al norte se encuentra la mina de Carajas, en el estado de Pará, donde las BIF se explotan para extraer hierro de la limonita y de la hematita.
  • En la Cordillera de la Costa, en Chile, también pueden encontrarse estas formaciones, formadas por magnetita y cuarzo granular, en un afloramiento de unos 200 km².
  • El Cerro Bolívar, en Venezuela, está formado también por formaciones de hierro bandeado, siendo uno de los mayores yacimientos del mundo.
  • La región del Lago Superior, situada en la parte centro-norte de los Estados Unidos y al sur de Canadá, alberga una gran cantidad de formaciones de hierro bandeado, siendo la zona de mayor producción mundial de hierro (los yacimientos más importantes de esta región son Mesabi, Menominee, Marquette, Gunflint, Cuyuna, Vermilion y Gogebic). Se encuentran intercalaciones de lutita carbonácea, de cuarcita y, en menor medida, de conglomerados, brechas, argilita, dolomita, sílex, rocas volcánicas, pirita, siderita y pirrotina.
  • En el cinturón de rocas verdes de Abitibi (Canadá) también afloran estas rocas, encontrándose en el eje de la cuenca de Abitibi, y presentando evidencias de haberse depositado en ambientes acuáticos profundos.
  • También hay BIF en la península del Labrador, acompañadas de ciertas cantidades de sulfuros, carbonatos y silicatos, y que han sufrido los efectos de la diagénesis y de metamorfismo de bajo grado.
  • En los Territorios del Noroeste y Yukón se localiza la formación de hierro bandeadode Rapitan, con una edad de 755 – 730 millones de años (Proterozoico Tardío), asociada a ambientes glaciares y formada por hematita y sílex.
  • En Groenlandia se halla el cinturón de rocas verdes de Isua, que contiene formaciones de hierro bandeado. Tiene una antigüedad de 3.800 millones de años, y son las rocas formadas cerca de la superficie terrestre más antiguas.

Formación de hierro bandeado. El Fe se concentra en las bandas oscuras, mientras que las bandas blancas son materiales silíceos. Autor: desconocido.

• Asia:
  • En China, en Gongchangling (An-shan), se encuentran formaciones de hierro bandeado de 3.100 millones de años de antigüedad, caracterizadas por la presencia de grafito y que alcanzan espesores de hasta 80 metros.
  • En la región de Orissa, en la India, se encuentran BIF cuya magnetita se depositó en ambientes marinos someros. Tienen una antigüedad de 3.200-3.000 millones de años, y no presentan evidencias de haber sufrido metamorfismo intenso.
  • También pueden encontrarse estas formaciones en el cinturón de esquistos de Bababudan, siendo de la misma antigüedad que las anteriores.

• Europa:
  • En Rusia se encuentra la anomalía magnética de Kursk, una de las anomalías magnéticas más grandes de la Tierra, que se caracteriza por una gran abundancia de yacimientos de Fe. Las formaciones de hierro bandeado de esta región alcanzan hasta los 1.200 metros de potencia, y los principales minerales de hierro constituyentes son la hematita y la martita.
  • En este país, en la República de Carelia, se encuentra el cinturón de rocas verdes de Kostomuksha, en el que las formaciones de hierro bandeado se encuentran afectadas por zonas de cizalla, y asociadas a estas zonas, y como resultado de procesos metasomáticos (el metasomatismo es un tipo de metamorfismo en el que intervienen fluidos a altas temperaturas), aparecen mineralizaciones de oro.
  • En la cuenca de Krivoi Rog (Ucrania), las formaciones de hierro bandeado poseen un espesor que varía entre 10 y 200 metros, donde se intercalan capas de materiales pizarrosos con niveles ferruginosos.

• Oceanía:
  • El cratón de Pilbara, en Australia, posee unas formaciones rocosas de edad Arcaico Tardío – Proterozoico Temprano, conocidas como grupo Hamersley, que contienen formaciones de hierro bandeado. Se caracterizan por tener una gran continuidad lateral, extendiéndose en un área de 60.000 km².
  • En la formación Frere se encuentran formaciones de hierro bandeado y formaciones de hierro granulares. En estos niveles se localizan altas concentraciones de oro y uranio, cuya acumulación parece ser debida a la actividad hidrotermal provocada por el impacto meteorítico que formó la estructura de impacto Shoemaker.
  • En el cratón de Yilgarn, el espesor de las BIF suele variar entre 5 y 50 metros, y es raro que alcancen espesores de 100-150 metros. Tienen una edad de 2.700 – 2.600 millones de años, y han sufrido metamorfismo de alto grado.
  • En la cordillera de Middleback también aparecen formaciones de hierro bandeado, con una edad estimada de 2.200 millones de años.

Formación de hierro bandeado. El Fe se concentra en las bandas plateadas, mientras que las bandas rojizas son materiales silíceos. Autor: desconocido, copyright: Piedmont Fossil.

Mineralogía de las formaciones de hierro bandeado:

Los minerales que suelen formar las bandas de hierro son magnetita y hematita. Sin embargo, pueden contener otros minerales, y no solo óxidos, si no también hidróxidos, silicatos, carbonatos y sulfuros. Esta variedad de minerales parece ser que está condicionada por los cambios en el potencial de reducción y el pH dentro de la cuenca donde sedimentaron. Por eso en estas formaciones se pueden distinguir cuatro facies: facies de óxidos, facies de sulfuros, facies de silicatos y facies de carbonatos.

Tabla que muestra algunos de los minerales ferruginosos más comunes de los BIF.

Formación de hierro bandeado. El Fe se concentra en las bandas plateadas y oscuras, mientras que en las bandas rojizas hay materiales detríticos silíceos con altos contenidos ferruginosos (que le dan ese color). Autor: Souza, R.

********************************************************************************************************************

Figuras:
La siguiente figura tiene copyright. Para la publicación de la misma en otros sitios web debe referenciarse al autor y su página web.
–Anónimo (2013). «Banded Iron Formation». Flickr.com: http://farm4.staticflickr.com/3267/3117644292_3cb6f6d92b_o.jpg

Es probable que las siguientes figuras tengan copyright. Para la publicación de las mismas en otros sitios web debe referenciarse la dirección web que se indica en ellas.
–Anónimo (2013). «Lecture 4». Rochester Edu: http://www.ees.rochester.edu/ees119/fig4_3.jpg
–Bau/Jacobs, M. (2013). «Temagami greenstone belt: banded iron formation». Encyclopedia Britannica Kids: http://media.web.britannica.com/eb-media/50/102150-050-E9D288AF.jpg
–Fraser, A. (2011). «Banded-Iron Formations: Clues to Early Earth’s Environment». Miner for a Lode of Iridium: http://1.bp.blogspot.com/_LPD4rVcN6R8/TSVaDFVVkpI/AAAAAAAAAK8/MBPSGnaHERg/s1600/DSC090
30.JPG
–Hazell, B. (2013). «Stromatolites, Photosynthesis and Banded Iron». Year 11 EES. Key Points: http://elements.geoscienceworld.org/content/7/2/89/F5.large.jpg
–Maitri (2005). «Banded Iron Formation With Tiger’s Eye». Flickr.com: http://farm4.staticflickr.com/3176/2929573315_997de76eb8_o.jpg
–Ribeiro da Luz, B. (2007). «Banded Iron Formation of Hamersley Range». USGS Multimedia Gallery: http://gallery.usgs.gov/images/08_11_2010/a1Uh83Jww6_08_11_2010/large/DSCN2938.JPG
–Souza, R. (2008). «Banded Iron Formation». Flickr.com: http://farm4.staticflickr.com/3295/2957328178_63ff29580e_o.jpg
–The Gem Hunter (2012). «Cryptocrystalline Quartz (Chalcedony)». Rock Hound Guide to Agate & Jasper: http://3.bp.blogspot.com/-6soa31Rt6Mw/TbWs9DclpYI/AAAAAAAAA3w/xIgDpzPu3_M/s640/BIF%252C+
Seminoe+Mountas%252C+Tom+Nissen+-+Copy.JPG

Referencias:
–Benedetto, Juan Luis (2010). «El continente de Gondwana a través del tiempo. Una introducción a la Geología Histórica». Academia Nacional de Ciencias. Córdoba, Argentina.
–Cloud, P. (1973). «Paleoecological Significance of the Banded Iron-Formation». Economic Geology, 68(7): 1135-1110: http://econgeol.geoscienceworld.org/content/68/7/1135
–Colaboradores de Wikipedia (2013). «Banded iron formation». Wikipedia, la enciclopedia libre: http://en.wikipedia.org/wiki/Banded_iron_formation
–Cornelis, K. (2005). «Some Precambrian banded iron-formations (BIFs) from around the world: Their age, geologic setting, mineralogy, metamorphism, geochemistry, and origins». American Mineralogist, 90(10): 1473-1499.
–Eyles, N. & Januszczak, N. (2004). «’Zipper-rift’: A tectonic model for Neoproterozoic glaciations during the breakup of Rodinia after 750 Ma». Earth-Science Reviews, 65(1-2): 1-73.
–Hoffman, P.F., Kaufman, A.J., Halverson, G.P. & Schrag, D.P. (1998). «A Neoproterozoic Snowball Earth». Science, 281(5381): 1342-1346: http://ebme.marine.rutgers.edu/HistoryEarthSystems/HistEarthSystems_Fall2008/Week6a/Hoffman_et_al
_Science_1998.pdf
–Katsuta, N., Shimizu, I., Helmstaedt, H., Takano, M., Kawakami, S. & Kumazawa, M. (2012). «Major element distribution in Archean banded iron formation (BIF): influence of metamorphic differentiation». Journal of Metamorphic Geology, 30(5): 457–472.
–Kappler, A., Pasquero, C., Konhauser, K.O. & Newman, D.K. (2005). «Deposition of banded iron formations by anoxygenic phototrophic Fe(II)-oxidizing bacteria». Geology, 33(11): 865-868: http://www.ess.uci.edu/~cpasquer/papers/kappleretal_GEO2005.pdf
–Kirschvink, J. (1992). «Late Proterozoic low-latitude global glaciation: the Snowball Earth», en J.W. Schopf & C. Klein: The Proterozoic Biosphere: A Multidisciplinary Study. Cambridge University Press.
–Lyons, T.W. & Reinhard, C.T. (2009). «Early Earth: Oxygen for heavy-metal fans». Nature, 461(7261): 179-181: http://adsabs.harvard.edu/abs/2009Natur.461..179L
–Rosing, M.T., Rose, N.M., Bridgwater, D. & Thomsen, H.S. (1996). «Earliest part of Earth’s stratigraphic record: A reappraisal of the >3.7 Ga Isua (Greenland) supracrustal sequence». Geology, 24(1): 43-46.
–Slack, J.F. & Cannon, W.F. (2009). «Extraterrestrial demise of banded iron formations 1.85 billion years ago». Geology, 37(11): 1011.