Distribución litoestratigráfica y potencialidad de los yacimientos de tierras raras en Oaxaca, Chiapas, Guanajuato, Jalisco, Tamaulipas y Sonora (Final)

Por: Sergio Bazán Barrón y Sergio D. Bazán Perkins

El extenso afloramiento de la Cuarcita Magallanes (Bolsa), se distribuye al Norte de la Megashear Monterrey-Sonora-Mojave, a partir del Cretácico Medio de la tectónica Laramide, de movimiento lateral izquierdo. Esto generó que la secuencia de la Cuarcita Magallanes se dispersara en bloques fallados del alto de Sonora. Lo anterior se debe al evento de subducción activa hacia el occidente desde la trinchera de Río Bavispe, que implica la prolongación septentrional de la trinchera de la placa Chilpancingo hacia el poniente, propuesta por Bazán y Bazán y Perkins (2002), hasta más allá de Arizona. Por tanto, la subducción levantó la placa Nevadiana y a toda la Faja Estructural Cananeana del Hadeano, Arqueano, Proterozoico y Fanerozoico. Con el referido evento de subducción al poniente, se desprenden las cabalgaduras laramídicas inversas documentadas por Rangin, C. (1978-1981), para la sucesión tectónica sobrepuesta de Sonora septentrional.

Por consecuencia, la importancia económica de la Cuarcita Magallanes estriba en su gran distribución regional en una superficie de unos 4000 km², para representar varios miles de millones de toneladas, donde grosso modo, la ley promedio pudiera ser mayor del 16% de minerales con elementos de tierras raras, mediante estudios y muestreos de detalle. Debido a la extensión de la Cuarcita Magallanes, la exploración directa es bastante accesible y con perforaciones de corona de diamante, para cubrir en forma sistemática el área potencial. De gran interés económico y mineralógico, las investigaciones geológicas deben extenderse a toda la secuencia de la Cuarcita Magallanes para identificar minerales refractarios de ilmenita, monacita, bastita, circón, torita, torianita y apatito, con tierras raras.

Región de Santa Ana, al Noroeste de Sonora
La región se encuentra ubicada justo al poniente de las ciudades de Santa Ana y Magdalena, comunicada por la Carretera Federal 45, que se dirige a la Ciudad de Caborca. Los yacimientos materia de estudio, distan 4 km al Suroeste de Santa Ana, para una potente secuencia de rocas metamórficas en facies de esquistos verdes del Paleoproterozoico, documentada como Grupo Coyotillo por Salas, G., A. (1968-1970). En su conjunto, cubren una superficie de 1,000 km² de una sucesión de paragneis de origen sedimentario, consistentes de esquistos, conglomerados, filitas, cuarcitas, grauvacas, cuarzo feldespáticas interestratificados en forma concordante, que culminan en mármoles, carbonatos y cuarcitas con alto contenido de hierro bandeado.

Si bien, el área reconocida por Salas, G., A. (1970) y levantada geológicamente como Cuadrángulo de Santa Ana, implica rocas metamórficas en facies almandino-anfibolita y de granulita, corresponden al gneis y ortogneis por efectos de rocas ígneas, con edades de 1750, 1420 y 1100 Ma, distribuidas en áreas aledañas. Por tanto, el presente análisis sólo se enfocará al Grupo Coyotillo por la posible existencia de elementos de tierras raras que representan los “iron formation”.

El Grupo Coyotillo, debe su origen a la profunda erosión del escudo mexicano distribuido en la parte oriental del Cratón de Norte-America, representado por el arco vulcano sedimentario del Supergrupo Pápalo, del Arqueano. Por tanto, el Grupo Coyotillo representa la parte más occidental del Geosinclinal de El Rosario, del Supergrupo Zimatlán del Paleoproterozoico, documentado en Oaxaca, por Bazán y Bazán-Perkins (2004-2006). El geosinclinal cubrió todo el territorio de México, durante la expansión oceánica del Gran Rift, tipo MORB, de la Faja Estructural Cananeana, del occidente del Continente Americano. Asimismo, mediante la reconstrucción litoestratigráfica del Precámbrico de Oaxaca, por Bazán (1984-1985), el Supergrupo Zimatlán se integra por los grupos El Trapiche basal y el Grupo Valdeflores en la cima, afectados por una profunda discordancia tectónica por la apertura oceánica del Geosinclinal Acatlano, del Mesoproterozoico.

Tanto el arco volcánico del escudo arqueano mexicano como las secuencias sedimentarias del Geosinclinal de El Rosario del Paleoproterozoico, son de gran importancia económica a nivel global, debido a que la parte basal constituyen los grandes yacimientos sedimentarios productores de oro y uranio, reconocidos en la Sierra de Vigallo por Capilla, (1910) y Bazán Barrón, S. (1982). En cambio, la cima del Paleoproterozoico representan los depósitos bioquímicos de los “iron formation”, tipo Superior BIF, de gran producción mundial por las grandes reservas de hierro bandeado sedimentario en todos los continentes.

Respecto a la sucesión litoestratigráfica del Grupo Coyotillo se distribuye en varios crestones al Sur de la Megashear de Mojave-Sonora, según la división de 8 unidades realizada por Salas, G., A. (1970), que representan al Grupo El Trapiche basal y al Valdeflores en la cima del Supergrupo Zimatlán del Paleoproterozoico. De la litoestratigrafía, de la más antigua a la más más joven, se correlacionan al Grupo El Trapiche, las que consisten en la Unidad A: Cuarcita Cordierífera; B: Esquisto Sericítico; C: Filita sericítica y clorita rica en magnetita; D: Meta-Conglomerado con intercalaciones de cuarcitas; E: Filita sericítica y clorita; F: Metagrauvacas, del Paleoproterozoico, cuya cima representa una discordancia paralela y sucesiva del depósito del “iron formation”, tipo Superior BIF.

El Paleoproterozoico Superior se representa por la Unidad G: Mármol impuro, según Salas, G., A. (1970), consiste de Calcita (60%); cuarzo (25%); hematita (10%); magnetita (3%); sericita (2%); circón, epidota, apatita, albita y biotita. La calcita es xenoblástica de 0.1 mm con numerosas inclusiones de hematita y magnetita, distribuidas en forma laminada, alineada con la foliación dando el carácter esquistoso. Para la Unidad H, la describe en tres párrafos con las diferentes litologías reconocidas para el Grupo Coyotillo, como sigue:

Mármol con calcita epidota, con 60% de calcita criptocristalina, con 10% de epidota, dispuestas en bandeamiento fino, con inclusiones de magnetita, apatita y circón.
Hematita bandeada, con mármol y calcita fina. El laminado consiste de magnetita alterada en hematita del 15%, alternando con bandas polisintéticas elongadas en dirección de la foliación.
Mármol blanco con escasos óxidos de hierro, en más del 98%, con cantidades pequeñas de cuarzo, magnetita, hematita y esfena.

De las referidas descripciones litológicas de la secuencia del Grupo Coyotillo, se desprende una sucesión de cuña clástica y plataforma somera de la facies carbonatada del Geosinclinal de El Rosario, que culmina con los “iron formation” tipo BIF Superior, que cubrían todo el territorio. Es necesario documentar que del área tipo del Grupo Coyotillo, la secuencia final se encuentra profundamente erosionada por la apertura oceánica mesozoica del Mar de Thetys, dejando pequeños testigos de la existencia de “iron formation”, con espesores máximo de 10 a 30 m. Posiblemente, la potencia pudo alcanzar hasta 250 m, tomando en cuenta que la parte más profunda tenía espesores hasta de 1800 m, verificada en la región de San Miguel Peras, Santa María Peñoles y la Sierra de Vigallo, Oaxaca.

Durante los reconocimientos en Sonora, por minerales radiactivos se detectó hacia la cima del Grupo Coyotillo, en las unidades G y H, una elevada radiactividad generada posiblemente por el torio y uranio, como de otros minerales detríticos como apatita, esfena, monacita, xenotima, torianita, torita que implican la presencia de tierras raras. Si bien, las reservas por tierras raras son limitadas en cuanto a su tonelaje, no debe pasar inadvertido para los estados de Sonora, Sinaloa, Jalisco y Colima la gran cantidad de yacimientos tipo skarns de magnetita emplazada por plutones granodioríticos y monzoníticos del Terciario, derivados de los “iron formation”, tipo BIF Superior, del Grupo Valdeflores, del Supergrupo Zimatlán, del Paleoproterozoico (3600-1800 Ma.). Es decir, que los depósitos de hierro representan una guía para investigar yacimientos sedimentarios de tierras raras aledañas.

Por otra parte, se advierte que la cima de la sucesión litoestratigráfica del Grupo Coyotillo, constituida por “iron formation” de la facies carbonatada, representa gran valor científico sobre la estratigrafía del Precámbrico. Esto, debido a que expresa el explosivo incremento global del oxígeno en la atmósfera hacia el nivel de 2700 Ma. Por tanto, de la secuencia del propio Grupo Coyotillo se determina que yacen en discordancia erosional oblicua, sobre el arco insular del Supergrupo Pápalo del Arqueano. También, yacen sobre la secuencia cuarcífera del Grupo Los Alisos, del Supergrupo Guanajuato, cubriendo la secuencia del Gran Rift, tipo MORB, de la Faja Estructural Cananeana, ambos del Hadiano, según nomenclatura litoestratigráfica documentada por Bazán y Bazán-Perkins op. cit y por Bazán Perkins y Bazán op. cit. expresada en los párrafos que anteceden.

Conclusiones
Las regiones potenciales para investigar, explorar y explotar por tierras raras se distribuyen en tres niveles estratigráficos de la secuencia precámbrica. El de mayor antigüedad, se ubica hacia la parte basal del Grupo Valdeflores de Oaxaca y Grupo Coyotillo de Sonora, definidos por depósitos de “iron formation” que constituyen la cima del Geosinclinal de El Rosario del Supergrupo Zimatlán del Paleoproterozoico. Las siguientes regiones se distribuyen en la parte basal del arco volcánico del Supergrupo Telixtlahuaca de la Faja Estructural Oaxaqueña, del Mesoproterozoico, con extensión de unos 1200 km, desde las fallas transformes Polochic-Motahua, Chiapas, hasta el Gneis Novillo, Tamaulipas. Otro importante depósito del Cámbrico, representa la Cuarcita Magallanes, Sierra de las Mesteñas, Sonora, que yacen en discordancia oblicua sobre granitos y Esquisto Pinal, ambos del Mesoproterozoico de gran potencialidad por su alto contenido de tierras raras.

Si bien, las tierras raras ocurren en ambientes sedimentarios principalmente, también se presentan en rocas metamórficas y en las de origen ígneo. Para los depósitos de Oaxaca, Chiapas, Guanajuato, Jalisco y Tamaulipas, se distribuyen en sucesiones de paragneis del Grupo Oaxaca de carácter alcalino, en las facies de esquistos verde y anfibolita, afectados por granitoides y anortositas alcalinas del Paleozoico. La importancia económica de su distribución geológica estriba en que afloran en condiciones muy accesibles para su exploración, evaluación y eventualmente su extracción con obras a cielo abierto. Sin embargo, para su explotación deben tomarse las medidas preventivas adecuadas de salud e higiene, por la asociación mineralógica con el titanio, los elementos radiactivos, como los residuos tóxicos del polvo, en suelos, corrientes de arroyos y pozos de uso doméstico de las poblaciones aledañas.

Respecto al contenido de tierras raras en las secuencias del Subgrupo Tenexpan, del Grupo Oaxaca, será tema de evaluación futura y sistemática, mediante una secuela de muestreos para su evaluación, extracción y hasta su refinación que en la práctica resultan muy costosos y con tecnologías de punta avanzada por especialistas. Por estudios geológicos realizados en el Siglo XX, por la Comisión Nacional de Energía Nuclear (CNEN) en la exploración de minerales radiactivos, se reportaban altos contenidos de tierras raras asociadas en solución sólida, hasta de 50 partes de torio por una de uranio. Esto, se manifestaba en la Cuarcita Mesteñas en tres horizontes conglomeráticos de la región de Fronteras, al Norte de Sonora. Entonces, los elementos de tierras raras no despertaban interés alguno, más bien se trataba en identificar las especies mineralógicas de los refractarios como del circón, monacita, xenotima, euxenita, ilmenita, torita, torianita, apatita, alanita, davidita, samarskita, bastita, magnetita, esfena, bastnasita y otros, que destacaban por elevados contenidos de tierras raras asociadas con el torio y escaso uranio.

Asimismo, las pruebas de laboratorio para recuperar el torio, según reportes de Antúnez Echagaray, F. (1958), mediante soluciones ácidas de intensa disgregación química y temperatura elevada, resultaban en procesos complicados y costosos. La CNEN entonces, recuperaba torio del mineral allanita, betafita, monacita y torita, de una muestra de 3 toneladas, previendo que llegara a ser utilizado para la producción de energía atómica en sustitución del uranio. La conclusión era que las pegmatitas, disponían de escaso tonelaje de cristales radiactivos para recuperar el torio, pero en cambio, contenía mayor cantidad de tierras raras como subproducto, entonces sin interés económico ni de aplicación.

Con la exploración de varias pegmatitas del área de Telixtlahuaca entre 1957 a 1961, la CNEN de las minas La Fe, La Unión y El Muerto, recuperaba unas 80 toneladas de cristales de allanita, betafita, samarskita, davidita y monacita. Los análisis de laboratorio y por difracción de Rayos X, mostraban que la allanita contenía escaso contenido de uranio, comparado con un 40% más del torio y los metales de tierras raras eran del 15% mayor, a los dos anteriores. Asimismo, los análisis químicos destacan que la monacita contenía 26% más de torio, que uranio y hasta 47% de metales de tierras raras, para constituir la mena principal de las pegmatitas no deformadas. Se concluía que el paragneis con pegmatitas no deformadas era de alto contenido de ilmenita, para representar un gran yacimiento de torio y tierras raras.

Por tanto, de la litoestratigrafía, como de su distribución, contenidos mineralógicos con alta radiactividad y espesores del Subgrupo Tenexpan y Subgrupo La Unión del Grupo Oaxaca, del Supergrupo Telixtlahuaca, de la Faja Estructural Oaxaqueña, representa un gran potencial favorable para explotar grandes reservas de elementos de tierras raras. Los reconocimientos preliminares en los 1200 km de la parte basal del Supergrupo Telixtlahuaca, desde las fallas transformes Polochic-Motahua, Chiapas, hasta el Cañón de la Peregrina, del Gneis Novillo, Tamaulipas, implican miles de millones de rocas con apreciables contenidos de tierras raras y como subproducto adicional, gran tonelaje de minerales de titanio y del torio.

El conocimiento económico y la potencialidad de grandes reservas de tierras raras en la parte basal del arco volcánico del Supergrupo de Telixtlahuaca, de la Faja Estructural Oaxaqueña, se debe a los eventos de plutonismo del Paleozoico tardío, que segregaron minerales de titanio. Esto permitió comprobar el mismo control litoestratigráfico de tiempo y espacio, en la secuencia precámbrica para los seis yacimientos de ilmenita de Huitzo-Etla; Pluma Hidalgo, ambos de Oaxaca. Además, los de la “Unidad Sepultura” y La Libertad-Cristina, Acacoyagua, Chiapas, como la Sierra de Guanajuato y Comanja de Corona, Guanajuato-Jalisco y los del Cañón de la Peregrina, del Gneis Novillo, Tamaulipas. Esto es, que los seis depósitos guardan una estrecha correlación litológica con el Subgrupo Tenexpan, del Grupo Oaxaca. De ahí, que el titanio asociado con el torio y tierras raras, tienen una estrecha analogía genética para investigar su potencial en la Faja Estructural Oaxaqueña.

Debido a la gran extensión de la Faja Estructural Oaxaqueña, se espera que habrá gran actividad científica, para investigar el potencial de tierras raras y hasta su refinación, en las próximas décadas, como en los demás depósitos que se mencionan. Esto, generará una fuente industrial de grandes inversiones rentables con el uso y aplicación de las tierras raras en múltiples instrumentos y aditamentos, por especialistas en tecnologías de punta para todos los interesados del país.

Podemos establecer un orden de importancia geológica y sus perspectivas económicas, de accesibilidad y condiciones logísticas para su exploración, que permitan su rentabilidad a corto, mediano y largo plazo. En primer lugar, sería el estado de Chiapas, para investigar los subgrupos Tenexpan y La Unión del Grupo Oaxaca, parte basal del arco volcánico sedimentario de Telixtlahuaca. Para el segundo, con las mismas condiciones geológicas, sería el estado de Oaxaca. Para el tercer lugar, corresponde la Cuarcita Magallanes de la Sierra de las Mesteñas, Sonora, En cuarto lugar, se considera a la Sierra de Guanajuato-Jalisco, en los mismos términos y por último, por su escasa extensión superficial, quedaría el Cañón de la Peregrina, del Gneis Novillo, Tamaulipas.

El principal objetivo geológico minero que deberán desarrollar en la exploración, será investigar la extensión basal del yacimiento, en discordancia tectónica sobre el Grupo El Trapiche, del Supergrupo Zimatlán del Paleoproterozoico, con barrenación de diamante. Además, conocer los espesores con tierras raras, para medir el potencial del depósito por explorar y la extracción de las reservas. Se estima que la extensión basal del arco volcánico del Supergrupo Telixtlahuaca y la distribución de los depósitos de tierras raras, excedan por mucho del kilómetro, lo que implicará tonelajes potenciales de reservas tremendas.

Debido a la extensa distribución de las estructuras geológicas por explorar y la extracción de tierras raras, hasta su refinación metalúrgica y purificación química, se advierte un gran avance en la economía del país. Esto implicará poner en marcha la capacitación de cientos de miles de técnicos y de investigadores en las universidades y tecnológicos para la producción de tierras raras en competitiva mundial, con nuevas tecnologías de punta. Se estima que la iniciativa privada, por el gran capital de inversión, jugará importante interés en los tópicos planteados.

Por cuanto al potencial de tierras raras, será estimativo a partir del análisis geológico-económico y del control litoestratigráfico expresado; sin embargo, se valoran las condiciones mínimas promedio, con todos los yacimientos que se tratan en estas notas. En conjunto, se representan todas las regiones citadas con tierras raras por medio de un prisma rectangular de 1000 km de largo, con espesor de 250 m y anchura de 300 m. Es decir, 1000 km comprenden 1000 x 1000= 1,000,000 m, multiplicado por 250 m del espesor y por los 300 m de la anchura, tenemos un cuerpo de 1,000,000 X 250 X 300= 1,000,000 X 75,000= 75,000,000,000 m3 X 2.7 densidad de la roca, será igual a la cantidad de 202,500,000,000 t/M, con una ley de 16 % de minerales con tierras raras, o sea 160 kg/t, tendríamos un potencial de: 32,400,000,000 de t/M con mineral de tierras raras. A dicha cantidad aplicamos el factor de factibilidad, consistente de 1/1000, quedan los 32,400,000 millones de toneladas de tierras raras potenciales en yacimientos, en condiciones favorables de explotación a cielo abierto, que resultan finalmente en 32.4 millones de toneladas de tierras raras, con posibilidad de extracción económica en el territorio de México.

El factor de factibilidad de 1/1000, se considera para una parte de tierras raras, por otras 1000 partes de pérdidas en condiciones adversas imprevistas, como serían los efectos y desgastes por la erosión, las fallas, los desplazamientos, espesores pequeños, truncamientos estructurales, macizos basales, cuerpos ígneos, escaso volumen explotable, las leyes marginales de bajo contenido, como las pérdidas por dilución durante la explotación, refinación y purificación, entre otros muchos más, que impactan en las reservas explotables.

Agradecimientos:
Agradezco a la entonces Comisión Nacional de Energía Nuclear y URAMEX, la oportunidad de conocer y de investigar los yacimientos de minerales radiactivos del territorio nacional. Asimismo, expreso mi gratitud a la Facultad de Ciencias de la UNAM, por la oportunidad de desarrollar la Tesis Doctoral en Ciencias, sobre la “Metalogénesis y Evaluación del Uranio en México, 1978”, que representan las bases para publicar el presente artículo. En particular, agradezco al Profesor y Maestro Leovigildo Cépeda Dávila, del Laboratorio de Geoquímica y Petrografía de la CFE, por su valiosa asesoría en la petrología de cientos de muestras estudiadas para integrar la sucesión litoestratigráfica del Precámbrico de México.

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