Mineralogía
El fósforo está presente en la mayoría de las rocas en cantidades minoritarias, pero en un tipo especial de rocas fosfáticas, denominadas fosforitas (fosfatos sedimentarios marinos el contenido de P2O5 generalmente excede el 18% y puede, en ocasiones, llegar al 40%. Esto último ocurre cuando la composición química se aproxima a la del carbonato-fluorapatita [Ca5((PO4,CO3))3F]. Esta variedad permitió dar cabida a la asociación íntima de carbonato con apatita en materiales micro o criptocristalinos, de aspecto macizo, terrosos pulverulentos u opalinos, que se presentan en costras, esferulitas y nódulos en horizontes sedimentarios, constituyendo masas de rocas fosfáticas o la porción mineral de huesos y dientes de vertebrados, animales y humanos, tanto fósiles como modernos; el nombre original para tales especies era colofana (Gaines et al., 1997).
Los minerales del grupo de la apatita de origen sedimentario son microcristalinos y difieren considerablemente de las especies minerales "puras" que componen al grupo. Esto obedece a las elevadas sustituciones de CO3-2 por PO43- y de otros metales por el Ca2+. Los minerales en los cuales han tenido lugar estas sustituciones, poseen contenidos de F > 1% y apreciables cantidades de CO2 y son designados como francolitas (Mc Connell, 1938; 1973). Los diagramas de rayos X son típicamente apatíticos con ligeros desplazamientos posicionales de los picos que indican cambios en los parámetros de la celda unidad. Éste es el grupo de minerales que esencialmente aparece en fosforitas no alteradas por metamorfismo o meteorización. La francolita es estructural y químicamente compleja. El grupo puede ser representado por la fórmula simplificada Ca10[(P04)6-x(CO3)x]F2+x. El valor x es variable entre 0,39-1,36 con un promedio de 0.75 y puede exceder, en ocasiones, 1,90 (Trappe, 1998).
Nomenclatura
Según el porcentaje de apatita en roca
Geoquímica
La francolita (CFA) con > 1% de F y apreciables cantidades de CO2, es el mineral esencial en fosforitas no alteradas por metamorfismo o meteorización. No todas las sustituciones tienen la misma valencia que el ión original; por lo tanto, en general, se producen sustituciones acopladas para mantener el balance de cargas.
Los elementos geoquímicos mayoritarios de francolitas inalteradas presentan sorprendentemente poca variación. Las francolitas no alteradas del Cenozoico contienen 32% P2O5, 52% CaO, 4% F y típicamente incluyen Na, Sr, Mg, CO2 y SO4. En general, el nivel de sustitución mostrado por este mineral decrece progresivamente cuando aumenta la edad, la diagénesis de soterramiento y/o la meteorización, lo cual promueve una transición hacia la fluorapatita [Ca10 (PO4)6F2].
La química de los elementos mayores de las fosforitas refleja tanto la composición de éstas como de sus minerales accesorios. Consecuentemente, la sílice, por ejemplo, es más alta en depósitos ricos en cuarzo, tales como las fosforitas de Florida.
Principales cationes y aniones de los fosfatos y sus sustitutos en la Francolita
Elementos Mayoritarios
Comparación de la composición química de tres rocas fosfáticas de distintos yacimientos/depósitos del mundo
Elementos traza
Comparación de las rocas fosfáticas con una pelita (roca sedimentaria de grano fino) promedio.
El estudio de elementos trazas tiene suma importancia. Por un lado para evaluar su economicidad como subproductos (U y Tierras Raras) en la explotación de fosfatos y por el otro para controlar su toxicidad (Cd, derivados radionucleidos del uranio) y la consecuente influencia en el ambiente tanto en los fertilizantes como en la formación de fosfoyeso.
Abundancia de los fosfatos y períodos fosfogénicos
Gráfico demostrativo de la abundancia de depósitos fosfáticos en los distintos períodos de la historia del planeta. La formación de fosfatos se ha visto favorecida por períodos de nivel del mar elevado, con climas cálidos ampliamente distribuidos en la superficie del planeta que permiten la intensa meteorización y aporte de fosfatos al mar. También las épocas de cambio entre un océano estratificado y uno de intensa circulación de aguas favorecieron la surgencia y la formación de depósitos fosfáticos asociados con cuencas anóxicas.
