Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Fosforita

Fosforita peloidal, Formación Phosphoria , Mina Simplot, Idaho. 4,6 cm de ancho. Fosforita peloidal fosilífera (4,7 cm de diámetro), Yunnan , China . La fosforita , roca fosfáti...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita
Fosforita peloidal, Formación Phosphoria , Mina Simplot, Idaho. 4,6 cm de ancho.
Fosforita peloidal fosilífera (4,7 cm de diámetro), Yunnan , China .

La fosforita , roca fosfática o fosfato de roca es una roca sedimentaria no detrítica que contiene altas cantidades de minerales fosfáticos . El contenido de fosfato de la fosforita (o grado de la roca fosfática) varía considerablemente, desde un 4 % [ 1 ] hasta un 20 % de pentóxido de fósforo (P₂O₅ ) . La roca fosfática comercializada se enriquece ("beneficia") hasta alcanzar al menos un 28 %, y a menudo más del 30 % de P₂O₅ . Esto se logra mediante lavado, cribado, descalcificación, separación magnética o flotación. [ 1 ] En comparación, el contenido promedio de fósforo de las rocas sedimentarias es inferior al 0,2 %. [ 2 ]

El fosfato se presenta como fluorapatita Ca₅ (PO₄ ) ₃F , típicamente en masas criptocristalinas (tamaños de grano < 1 μm) , conocidas como depósitos de apatita sedimentaria colofánica de origen incierto. [ 2 ] También se presenta como hidroxiapatita Ca₅ (PO₄ ) ₃OH o Ca₁₀ ( PO₄ ) ₆ ( OH) ₂ , que a menudo se disuelve de huesos y dientes de vertebrados. En cambio, la fluorapatita puede originarse en vetas hidrotermales . Otras fuentes incluyen minerales de fosfato disueltos químicamente de rocas ígneas y metamórficas . Los depósitos de fosforita suelen presentarse en capas extensas, que en conjunto cubren decenas de miles de kilómetros cuadrados de la corteza terrestre . [ 3 ]

Las calizas y las lutitas son rocas comunes que contienen fosfatos. [ 4 ] Las rocas sedimentarias ricas en fosfatos pueden aparecer en capas de color marrón oscuro a negro, que varían desde láminas de tamaño centimétrico hasta capas de varios metros de espesor. Aunque pueden existir estas capas gruesas, rara vez están compuestas únicamente de rocas sedimentarias fosfáticas. Las rocas sedimentarias fosfáticas suelen estar acompañadas o intercaladas con lutitas , sílex , calizas, dolomitas y, a veces, areniscas . [ 4 ] Estas capas contienen las mismas texturas y estructuras que las calizas de grano fino. Pueden representar reemplazos diagenéticos de minerales carbonatados por fosfatos. [ 2 ] También pueden estar compuestas de peloides, ooides, fósiles y clastos formados por apatita. Algunas fosforitas son muy pequeñas y no tienen texturas granulares distintivas. Esto significa que sus texturas son similares a las de la colofana o a la textura fina similar a la micrita . Los granos fosfáticos pueden estar acompañados de materia orgánica , minerales arcillosos , granos detríticos de tamaño limo y pirita . Las fosforitas peloidales o pelletales se presentan normalmente, mientras que las fosforitas oolíticas no son comunes. [ 4 ]

Se conocen fosforitas en formaciones de hierro bandeado del Proterozoico en Australia , pero son más comunes en sedimentos del Paleozoico y Cenozoico . La Formación Phosphoria del Pérmico en el oeste de Estados Unidos representa unos 15 millones de años de sedimentación. Alcanza un espesor de 420 metros y cubre un área de 350 000 km² . [ 2 ] Se encuentran fosforitas explotadas comercialmente en Francia , Bélgica , España , Marruecos , Túnez , Arabia Saudita [ 5 ] y Argelia . En Estados Unidos, se han extraído fosforitas en Florida , Tennessee , Wyoming , Utah , Idaho y Kansas . [ 6 ] 

Clasificación de las rocas sedimentarias fosfáticas

(1) Pristino: Los fosfatos que se encuentran en condiciones prístinas no han sufrido bioturbación . En otras palabras, el término prístino se utiliza cuando los sedimentos fosfáticos, los estromatolitos fosfatizados y los sustratos duros de fosfato no han sido alterados. [ 7 ]

(2) Condensado: Las partículas, láminas y lechos fosfáticos se consideran condensados ​​cuando se han concentrado. Los procesos de extracción y reprocesamiento de partículas fosfáticas, así como la bioturbación, ayudan a este proceso. [ 7 ]

(3) Alóctono: Partículas fosfáticas que fueron transportadas por flujos turbulentos o impulsados ​​por la gravedad y depositadas por estos flujos. [ 7 ]

Ciclo, formación y acumulación del fósforo

La mayor acumulación de fósforo se encuentra principalmente en el fondo oceánico . Esta acumulación se produce por la precipitación atmosférica , el polvo, la escorrentía glaciar, la actividad cósmica, la actividad volcánica hidrotermal subterránea y la deposición de materia orgánica. La principal fuente de fósforo disuelto es la meteorización continental, que es transportada por los ríos hasta el océano. [ 8 ] Posteriormente, es procesada por microorganismos y macroorganismos. El plancton diatomáceo, el fitoplancton y el zooplancton procesan y disuelven el fósforo en el agua. Los huesos y dientes de ciertos peces (por ejemplo, las anchoas) absorben fósforo, que posteriormente se deposita y entierra en el sedimento marino . [ 9 ]

Dependiendo del pH y la salinidad del agua del océano, la materia orgánica se descompone, liberando fósforo de los sedimentos en las cuencas poco profundas. Las bacterias y las enzimas disuelven la materia orgánica en la interfaz agua-fondo, devolviendo así el fósforo al inicio de su ciclo biogénico. La mineralización de la materia orgánica también puede provocar la liberación de fósforo al agua del océano. [ 9 ]

Ambientes de deposición

Se sabe que los fosfatos se depositan en una amplia variedad de ambientes de sedimentación . Comúnmente, se depositan en ambientes marinos costeros muy poco profundos o de baja energía. Esto incluye ambientes como zonas supramareales, litorales o intermareales y, sobre todo, estuarinas. [ 9 ] Actualmente, las zonas de afloramiento oceánico provocan la formación de fosfatos. Esto se debe al flujo constante de fosfato desde el gran reservorio oceánico profundo (véase más adelante). Este ciclo permite el crecimiento continuo de los organismos. [ 7 ]

Zonas supramareales: Los ambientes supramareales forman parte del sistema de llanuras mareales, donde la presencia de oleaje intenso es inexistente. Los sistemas de llanuras mareales se forman a lo largo de costas abiertas y en entornos con energía de oleaje relativamente baja. También pueden desarrollarse en costas de alta energía, detrás de islas barrera, donde están protegidos de la acción de las olas de alta energía. Dentro del sistema de llanuras mareales, la zona supramareal se sitúa a un nivel de marea muy alto. Sin embargo, puede inundarse con mareas extremas y ser atravesada por canales de marea. También está expuesta al aire libre, pero se inunda dos veces al mes con mareas vivas. [ 10 ]

Ambientes litorales/zonas intermareales: Las zonas intermareales también forman parte del sistema de llanuras mareales. La zona intermareal se ubica entre los niveles medios de marea alta y baja. Está sujeta a cambios mareales, lo que significa que queda expuesta al aire una o dos veces al día. No permanece expuesta el tiempo suficiente para sustentar el crecimiento de la mayor parte de la vegetación. La zona contiene tanto sedimentación en suspensión como carga de fondo. [ 10 ]

Ambientes estuarinos : Los ambientes estuarinos, o estuarios, se ubican en las partes bajas de los ríos que desembocan en mar abierto. Al estar en la sección costera del sistema de valles sumergidos, reciben sedimentos tanto de origen marino como fluvial. Estos contienen facies afectadas por procesos fluviales de mareas y olas. Se considera que un estuario se extiende desde el límite terrestre de las facies mareales hasta el límite marítimo de las facies costeras. Las fosforitas se depositan frecuentemente en fiordos dentro de ambientes estuarinos. Estos son estuarios con estrechamientos de umbral poco profundos. Durante el Holoceno, el aumento del nivel del mar provocó la formación de estuarios de fiordos mediante la inundación de valles en forma de U erosionados por glaciares. [ 10 ]

La presencia más común de fosforitas está relacionada con el fuerte afloramiento marino de sedimentos. Este afloramiento es causado por corrientes de aguas profundas que ascienden a la superficie cerca de la costa, donde puede producirse una gran deposición de fosforitas. Este tipo de ambiente es la razón principal por la que las fosforitas se asocian comúnmente con sílice y sílex. Los estuarios también se conocen como una “trampa” de fósforo. Esto se debe a que los estuarios costeros contienen una alta productividad de fósforo proveniente de la hierba de marisma y las algas bentónicas, lo que permite un intercambio de equilibrio entre organismos vivos y muertos. [ 11 ]

Tipos de deposición de fosforita

  • Nódulos de fosfato: Se trata de concentraciones esféricas distribuidas aleatoriamente a lo largo del fondo de las plataformas continentales. La mayoría de los granos de fosforita son del tamaño de la arena, aunque  pueden presentarse partículas mayores de 2 mm. Estos granos más grandes, denominados nódulos , pueden alcanzar varias decenas de centímetros de tamaño. Se sabe que los nódulos de fosfato se presentan en cantidades significativas frente a las costas del norte de Chile . [ 12 ]
Fosforita con conchas de Estonia
  • Fosfatos bioclásticos o lechos óseos: Los lechos óseos son depósitos de fosfato estratificados que contienen concentraciones de pequeñas partículas esqueléticas y coprolitos. [ 4 ] Algunos también contienen fósiles de invertebrados como braquiópodos y se enriquecen en P 2 O 5 después de que se hayan producido procesos diagenéticos. Los minerales de fosfato también pueden cementar los fosfatos bioclásticos. [ 9 ]
  • Fosfatización: La fosfatización es un tipo de proceso diagenético poco común. Ocurre cuando fluidos ricos en fosfato se lixivian del guano. [ 4 ] Estos se concentran y se reprecipitan en la piedra caliza. Los fósiles fosfatizados o fragmentos de conchas fosfáticas originales son componentes importantes en algunos de estos depósitos.

Contextos tectónicos y oceanográficos de las fosforitas marinas

  • Fosforitas marinas epicontinentales: Las fosforitas marinas epicontinentales se encuentran en ambientes de plataforma marina. Se ubican en un entorno cratónico amplio y poco profundo. Es allí donde aparecen fosforitas granulares, sustratos duros de fosforita y nódulos. [ 7 ]
  • Fosforitas de margen continental: convergentes, pasivas, de surgencia, sin surgencia. Este ambiente acumula fosforitas en forma de sustratos duros, nódulos y capas granulares. [ 11 ] Estas se acumulan por precipitación de fluorapatita carbonatada durante la diagénesis temprana en las primeras decenas de centímetros de sedimento. Existen dos condiciones ambientales diferentes en las que se producen fosforitas dentro de los márgenes continentales. Los márgenes continentales pueden consistir en sedimentación rica en materia orgánica, fuerte surgencia costera y zonas pronunciadas con bajo contenido de oxígeno. También pueden formarse en condiciones tales como aguas de fondo ricas en oxígeno y sedimentos pobres en materia orgánica. [ 7 ]
  • Fosforitas de montes submarinos: Se trata de fosforitas que se encuentran en montes submarinos, guyots o montes submarinos de cima plana, y crestas de montes submarinos. Estas fosforitas se producen en asociación con costras que contienen hierro y magnesio. En este entorno, la productividad del fósforo se recicla dentro de un ciclo de oxidación-reducción de hierro-fósforo. Este ciclo también puede formar glauconita, que generalmente se asocia con fosforitas modernas y antiguas. [ 7 ]
  • Fosforitas insulares: Las fosforitas insulares se encuentran en islas carbonatadas, mesetas, islas de coral formadas por arrecifes que rodean una laguna o una laguna atolón, y lagos marinos. La fosforita en estos lugares se origina a partir del guano. Reemplaza los sedimentos de aguas profundas que precipitan y que se han formado in situ en el fondo oceánico. [ 7 ]

Producción y uso

Minería de fosforita de guano en las islas Chincha de Perú, c. 1860
Mina de fosforita cerca de Oron, Negev , Israel.

Producción

Los depósitos que contienen fosfato en cantidad y concentración suficientes para ser explotados económicamente como mineral por su contenido de fosfato no son particularmente comunes. Las dos fuentes principales de fosfato son el guano , formado a partir de excrementos de aves o murciélagos , y las rocas que contienen concentraciones del mineral de fosfato de calcio, la apatita .

A partir de 2006Estados Unidos es el principal productor y exportador mundial de fertilizantes fosfatados, representando aproximadamente el 37% de las exportaciones mundiales de P₂O₅ . [ 13 ] A diciembre de 2018 , el recurso económico demostrado total del mundo de fosfato de roca es de 70 gigatoneladas , [ 14 ] que se presenta principalmente como fosforitas marinas sedimentarias . [ 15 ]

Extracción de fosforita en Marruecos

A partir de 2012China , Estados Unidos y Marruecos son los mayores productores mundiales de roca fosfática, con una producción de 77 megatoneladas , 29,4 Mt y 26,8 Mt (incluyendo 2,5 Mt en el Sahara de Marruecos) respectivamente en 2012 mientras que la producción mundial alcanzó los 195 Mt. [ 16 ] Se cree que en India hay casi 260 millones de toneladas de roca fosfática. [ 17 ] Otros países con una producción significativa incluyen Brasil , Rusia , Jordania y Túnez . Históricamente, se obtuvieron grandes cantidades de fosfatos de depósitos en pequeñas islas como la Isla de Navidad y Nauru , pero estas fuentes ahora están en gran parte agotadas.

El mineral de fosfato se extrae y se beneficia en fosfato de roca. El beneficio del mineral de fosfato es un proceso que incluye lavado, flotación y calcinación. [ 1 ] La flotación por espuma se utiliza para concentrar el mineral extraído en fosfato de roca. El mineral extraído se tritura y se lava, creando una suspensión. Esta suspensión de mineral se trata luego con ácidos grasos para hacer que el fosfato de calcio se vuelva hidrofóbico .

Esta roca fosfórica se solubiliza para producir ácido fosfórico por vía húmeda o se funde para obtener fósforo elemental . El ácido fosfórico reacciona con la roca fosfórica para fabricar el fertilizante superfosfato triple o con amoníaco anhidro para producir los fertilizantes de fosfato amónico . El fósforo elemental es la base del ácido fosfórico de grado industrial, el pentasulfuro de fósforo, el pentóxido de fósforo y el tricloruro de fósforo .

Usos

Aproximadamente el 90% de la producción de fosfato de roca se utiliza para fertilizantes y suplementos alimenticios para animales, y el resto para productos químicos industriales. [ 1 ] Además, el fósforo del fosfato de roca también se utiliza en conservantes de alimentos, harina para hornear, productos farmacéuticos, agentes anticorrosivos, cosméticos, fungicidas, insecticidas, detergentes, cerámica, tratamiento de agua y metalurgia. [ 15 ]

Para su uso en la industria de fertilizantes químicos , la roca fosfórica beneficiada debe concentrarse a niveles de al menos 28 % de pentóxido de fósforo (P₂O₅ ) . Sin embargo, la mayoría de las calidades de roca fosfórica comercializadas tienen un 30 % o más . [ 1 ]

También debe contener cantidades razonables de carbonato de calcio (5%) y menos del 4% de óxidos combinados de hierro y aluminio . A nivel mundial, los recursos de mineral de alta ley están disminuyendo, y el uso de mineral de menor ley podría volverse más atractivo. [ 1 ]

El fosfato de roca beneficiado también se comercializa y acepta como una alternativa "orgánica" al fertilizante fosfatado "químico", que se ha concentrado aún más a partir de él, porque se percibe como más "natural". Según un informe de la FAO, puede ser más sostenible aplicar fosfato de roca como fertilizante en ciertos tipos de suelo y países, aunque presenta muchos inconvenientes. Según el informe, puede tener mayor sostenibilidad en comparación con fertilizantes más concentrados debido a la reducción de los costos de fabricación y la posibilidad de obtener localmente el mineral refinado. [ 1 ]

Se están encontrando elementos de tierras raras en fosforitas. Con la creciente demanda de estos elementos, impulsada por la tecnología moderna, un nuevo método para obtenerlos, independiente de China, cobra cada vez más importancia. Con rendimientos superiores a los de los yacimientos chinos, las fosforitas ofrecen un nuevo recurso ubicado en Estados Unidos que probablemente conduciría a la independencia de la influencia de países fuera de Estados Unidos [ 18 ].

Véase también

Referencias

  1. 1 2 3 4 5 6 7 Zapata, F.; Roy, RN (2004). «Capítulo 1 - Introducción: El fósforo en el sistema suelo-planta» . Uso de rocas fosfáticas para la agricultura sostenible . Roma: Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación . ISBN 92-5-105030-9.
  2. 1 2 3 4 Blatt, Harvey y Robert J. Tracy (1996). Petrología , Freeman, 2.ª ed., págs. 345–349 ISBN 0-7167-2438-3
  3. ↑ Hogan, C. Michael (2011). Fosfato . Enciclopedia de la Tierra. Editor temático: Andy Jorgensen. Editor en jefe: CJ Cleveland. Consejo Nacional para la Ciencia y el Medio Ambiente. Washington D. C.
  4. 1 2 3 4 5 Prothero, Donald R.; Schwab, Fred (22 de agosto de 2003). Geología sedimentaria . Macmillan. págs. 265–269 . ISBN  978-0-7167-3905-0Consultado el 15 de diciembre de 2012 .
  5. ^ Galmed, MA; Nasr, MM; Khater, AE-SM (2020). "Petrología de depósitos de fosforita del Paleógeno temprano en Hazm Al-Jalamid, noroeste de Arabia Saudita". Revista Árabe de Geociencias . 13 (17). 829.doi : 10.1007/ s12517-020-05852-3 . S2CID 221200370 . 
  6. ↑ Klein, Cornelis y Cornelius S. Hurlbut, Jr., Manual de Mineralogía , Wiley, 1985, 20.ª ed., pág. 360, ISBN 0-471-80580-7
  7. 1 2 3 4 5 6 7 8 Middleton, V. Gerald (2003). Serie Enciclopedia de Ciencias de la Tierra. Enciclopedia de sedimentos y rocas sedimentarias. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht, Boston, Londres. págs. 131, 727, 519–524.
  8. ↑ Delaney, ML (1998). "Acumulación de fósforo en sedimentos marinos y ciclo oceánico del fósforo" . Ciclos biogeoquímicos globales . 12 (4): 563– 572. Bibcode : 1998GBioC..12..563D . doi : 10.1029/98GB02263 .
  9. 1 2 3 4 Baturin, GN, Fosforitas en el fondo marino: origen, composición y distribución. Elsevier. 1981, Nueva York, págs. 24–50 ISBN 044441990X.
  10. 1 2 3 Boggs, Sam, Jr. (2006). Principios de sedimentología y estratigrafía (4.ª ed.), Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ, pp. 217–223 ISBN 0321643186
  11. 1 2 Pevear, DR (1966). "La formación estuarina de la fosforita de la llanura costera atlántica de los Estados Unidos" . Geología económica . 61 (2): 251– 256. Bibcode : 1966EcGeo..61..251P . doi : 10.2113/gsecongeo.61.2.251 .
  12. ↑ García, Marcelo; Correa, Jorge; Maksaev, Víctor; Townley, Brian (2020). "Recursos minerales potenciales de la plataforma continental chilena: una visión general" . Geología Andina . 47 (1): 1– 13. doi : 10.5027/andgeoV47n1-3260 .
  13. ↑ Anuario de Minerales del Servicio Geológico de los Estados Unidos 2006: Fosfato de roca
  14. ↑ Informe AIMR 2019 (PDF) (Informe). pág. 10. 
  15. 1 2 Britt, Allison. "Fosfato" (PDF) . Informe AIMR 2013 (Informe). pág. 90. 
  16. ↑ Estadísticas de la IFA 2012
  17. ↑ Cordell, Dana ; White, Stuart (31 de enero de 2013). "Medidas sostenibles de fósforo: estrategias y tecnologías para lograr la seguridad del fósforo" . Agronomía . 3 (1): 86–116 . doi : 10.3390/agronomy3010086 . hdl : 10453/24038 .
  18. ↑ Emsbo, Poul; McLaughlin, Patrick I.; Breit, George N.; Du Bray, Edward A.; Koenig, Alan E. (2015). "Elementos de tierras raras en depósitos de fosfato sedimentario: ¿Solución a la crisis global de REE?" . Gondwana Research . 27 (2): 776– 785. Bibcode : 2015GondR..27..776E . doi : 10.1016/j.gr.2014.10.008 .
  • Servicio Geológico de los Estados Unidos
  • Estadísticas del USGS
  • Sitio web de PIRSA
  • Asociación Internacional de la Industria de Fertilizantes
  • Ciencia Directa