Costras de Ferromanganeso ricas en cobalto de los Montes Submarinos al Suroeste de las Islas Canarias: Mineralogía y Geoquímica de Elementos Estratégicos y Críticos

• Autores: Egidio Marino
• Directores de la Tesis: Francisco Javier González (dir. tes.), Rosario Lunar Hernández (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2020
• Idioma: español
• Número de páginas: 501
• Títulos paralelos:
  • Cobalt-rich Ferromanganese Crusts from the Southwest Canary Islands Seamounts: Mineralogy and Geochemistry of Strategic and Critical Elements
• Tribunal Calificador de la Tesis: Emilia García Romero (presid.), Lorena Ortega Menor (secret.), Ana Filipa Alfaia Marques Abraham James (voc.), Luis Somoza (voc.), Jesús Martínez Frías (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Geología e Ingeniería Geológica por la Universidad Complutense de Madrid
• Materias:
  • Ciencias de la tierra y del espacio
    • Geología
      • Yacimientos minerales
      • Mineralogía
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen
  • español

    El objetivo principal de la tesis ha sido la caracterización mineralógica y geoquímica de las costras de Fe-Mn de los montes submarinos canarios y su posterior evaluación como fuente de elementos estratégico y críticos. La motivación ha sido la gran dependencia en la importación de estos elementos de la Unión Europea, esencialmente porque algunos de estos elementos están controlados por pocos países que además presentan situaciones geopolíticas inestables que hacen peligrar su suministro.

    Se han estudiado 43 costras de Fe-Mn representativas de los montes submarinos (Las Hijas, Bimbache, Amuley, Gaire, The Paps, Echo, Drago y Tropic). Las costras de Fe-Mn son mineralizaciones muy porosas formadas por acreción de láminas muy finas (menor de 50 micrones) de oxihidróxidos de Fe y Mn. Los óxidos de Mn están representados esencialmente por vernadita férrica aunque, los análisis mineralógicos de alta resolución mediante micro DRX, Raman y FT-IR, han permitido reconocer láminas formadas por buserita y asbolana o todorokita. Los oxihidróxidos de Fe están representados esencialmente por minerales del grupo de la goethita. Además en las costras de Fe-Mn se puede reconocer la presencia de pequeñas cantidades de silicatos (cuarzo, feldespatos), carbonatos y fosfatos autigénicos.

    La geoquímica obtenida es reflejo de la mineralogía principal, evidenciando elevados contenidos medios de Fe (25%) y Mn (17%) y menor cantidad de los otros elementos mayores. Entre los elementos trazas las costras están enriquecidas en Co, Ni, Cu, V, Mo, Te, tierras raras (REYs) y elementos del platino (respectivamente 5000, 2300, 600, 1000, 450, 40, 3000 ppm y 240 ppb). Los análisis geoquímicos de alta resolución (EPMA y LA-ICP-MS) se han llevado a cabo para conocer cómo y donde se concentran los elementos estratégicos y críticos en los minerales reconocidos. De ese modo las láminas formadas por buserita, asbolana o todorokita presentan un mayor contenido de Mn, Ni y Cu (más de 50, 6 y 2% respectivamente) por otro lado las láminas de vernadita férrica presentan contenidos parecidos de Fe y Mn (entre 18 y 24 %), altos contenidos de Co, REYs, Te (hasta 1, 0,5 % y 200 ppm) y de Ni, Cu, Mo (3500, 800 y 600 ppm). Los análisis han evidenciado para las costras de Fe-Mn un general origen hidrogenético aunque los análisis de alta resolución han evidenciado la presencia de eventos diagenéticos localizados. El cálculo de las tasas de crecimiento (1-2 mm/Ma) ha confirmado este origen. Estos resultados han permitido obtener una visión global de los factores ambientales que influencian el crecimiento de las costras de la provincia de los montes submarinos de las Islas Canarias. Entre ellos los aportes volcánicos e hidrotermales, que aumentan los contenidos en Fe de las costras del Atlántico respecto a las del Pacífico, y los aportes de polvo del Sahara, que aumentan la cantidad de detríticos y aportan nutrientes a las aguas. Ambos procesos fertilizan las aguas de la zona de estudio y permiten el desarrollo de una potente zona mínima de oxígeno que es considerada la responsable principal de las bajas tasas de crecimiento obtenidas.

    El experimento de hidrometalurgia ha permitido evaluar las tasas de recuperación para una potencial futura explotación. Las muestras con presencia de buserita, asbolana y todorokita han mostrado una menor tasa de recuperación de Mn y Ni (75 y 52 %) respecto a las muestras en las que solo se ha encontrado vernadita férrica (81 y 70 %). Esta diferencia depende probablemente de una peor digestión de estos minerales más cristalinos. Finalmente, todos estos datos han permitido calcular de modo aproximativo la cantidad de metales extraíbles en un kilómetro cuadrado de la cumbre del monte Tropic, con resultados interesantes sobre todo para Co (más de 200 Tm) y tierras raras (170 Tm). Estos resultados hacen de las costras de Fe-Mn de la provincia de los Montes Submarinos de las Islas Canarias una fuente futura de elementos estratégicos y críticos.

  • English

    This PhD Thesis entitled “Cobalt-rich Ferromanganese Crusts from the Southwest Canary Islands Seamounts: Mineralogy and Geochemistry of Strategic and Critical Elements” shows for the first time the exahustive mineralogical and geochemical study at different scales of Fe-Mn crust samples collected on the seamounts of the Canary Islands. The Canary Islands seamount province counts with hundreds of seamounts and submarine hills located both in the area around the islands as well as in the north-east and in the south-west. The seamounts located in the south-west stand out for their age, surface area and presence of mineralizations. Between them it is possible to find the oldest evidence of the Canary hot-spot dated lower Cretaceous (Las Hijas Sm.)...