Características del Zinc

El zinc es un metal brillante de color blanco azulado con el símbolo químico Zn. Es el 24elemento más abundante en la corteza terrestre y el 4metal más consumido a nivel mundial, detrás del hierro, el cobre y el aluminio. A temperatura ambiente, el zinc es un metal ligeramente quebradizo, pero se vuelve maleable a 100° C (212° F). El zinc y otros metales básicos, como el cobre y el plomo, se encuentran comúnmente juntos en depósitos minerales. Algunos de los minerales enriquecidos con zinc importantes reportados en Virginia se enumeran en la Tabla 1.

Nombre del mineral	Fórmula química	Gravedad específica	Al%
Esfalerita	(Zn,Fe)S	3.9-4.1 gm/cc	67 . 1
Smithsonita	ZnCO3	4.4-4.5 gm/cc	52 . 15
Hemimorfita	Zn4(Si2O7(OH)2•H2O	3.4-3.5 gm/cc	58 . 16
Wurtzita	(Zn,Fe)S	3.9-4.1 gm/cc	67 . 1
Hidrozincita	Zn5(CO3)2(OH)6	3.5-4.0 gm/cc	59 . 56

Tabla 1: Minerales que contienen el elemento Zinc

Usos del zinc

El zinc se considera un "mineral crítico" en la metalurgia nacional. El elemento sirve como un componente esencial en el acero galvanizado, que actualmente tiene una gran demanda para turbinas eólicas, sistemas de energía solar y vehículos eléctricos (EV). Los óxidos de zinc se utilizan en una amplia variedad de medicamentos y suplementos nutricionales y en la fabricación de caucho en un proceso químico conocido como vulcanización. Alrededor de tres cuartas partes del zinc consumido en los EE. UU. se usa como metal, principalmente como recubrimiento para proteger el hierro y el acero de la corrosión (metal galvanizado), como metal de aleación para hacer bronce y latón, como aleación de fundición a presión a base de zinc y como zinc laminado. Una fina capa de zinc, justo 0.02 mm de espesor, puede hacer que el acero dure hasta un siglo y, a veces, más antes de que necesite mantenimiento. La cuarta parte restante del zinc en los EE. UU. se consume como compuestos de zinc, principalmente por las industrias del caucho, la química, la pintura y la agricultura. Con un potencial de electrodo estándar (SEP) de 0.76 V, el zinc se utiliza como material anódico para baterías. El zinc también es un elemento nutricional esencial para los seres humanos, los animales y las plantas; Es el segundo metal traza más común, después del hierro, que se encuentra naturalmente en el cuerpo humano. El valor del zinc extraído en 2021, basado en el zinc contenido en el concentrado, fue de unos2dólares.4 mil millones (U.S. Geological Survey Mineral Commodity Summaries, 2022).

Geología del zinc

En la corteza terrestre, la abundancia de zinc promedia alrededor de 75 partes por millón (ppm), o alrededor de 0.0075%. Su principal mineral es la esfalerita, que es un mineral de sulfuro de zinc con la fórmula química ZnS. La esfalerita se encuentra en una variedad de tipos de depósitos minerales, incluidos los depósitos sedimentarios exhalativos, el tipo del valle del Mississippi (MVT) y los depósitos volcanogénicos de sulfuros masivos. Muchos depósitos explotables de esfalerita se forman cuando la actividad hidrotermal o el metamorfismo de contacto ponen en contacto fluidos calientes, ácidos y que contienen zinc con rocas carbonatadas. Allí, la esfalerita se puede depositar en vetas, fracturas y cavidades o en depósitos de reemplazo. En estos depósitos, la esfalerita se asocia frecuentemente con galena, dolomita, calcita, calcopirita, pirita (y otros sulfuros), marcasita y pirrotita. Toda la esfalerita natural contiene concentraciones de diversas impurezas, que generalmente sustituyen al zinc en la posición catiónica en la red. Las impurezas catiónicas más comunes son el cadmio, el mercurio y el manganeso, pero el galio, el germanio y el indio también pueden estar presentes en concentraciones relativamente altas (de cientos a miles de ppm). Otras fuentes de minerales de zinc son la smithsonita (carbonato de zinc), la hemimorfita (silicato de zinc), la wurtzita (otro sulfuro de zinc) y, a veces, la hidrozincita (carbonato de zinc básico). Con la excepción de la wurtzita, todos estos otros minerales se forman por la meteorización de los sulfuros de zinc primarios.

En Virginia, se han identificado minerales de origen de zinc en la mayoría de las provincias geológicas (Dietrich, 1990). Se ha reportado esfalerita en casi todos los condados al oeste de la provincia de Blue Ridge y en varios condados de la provincia de Piedmont. La smithsonita y la hemimorfita se encuentran en pequeñas cantidades en todos los depósitos de zinc de Virginia (Dietrich, 1990; Tabla 1).

Sistema Mineral	Tipo de depósito	Provincias Geológicas
Camino de la salmuera de la cuenca	Tipo Mississippi-Valley (MVT)	Valle y Cordillera
Fondo marino volcanogénico	Sulfuro polimetálico	Piedmont
IOA-IOCG	Sulfuro polimetálico S-R-V (vena de reemplazo de Skarn)	Blue Ridge
Magmática máfica	Provincia Magmática del Atlántico Central (CAMP)	Cuencas Mesozoicas
Pórfido Sn (relacionado con el granito)	Greisen (Sn, W, Be, Zinc)	Piamonte y Blue Ridge

Tabla 2: Prospectivos sistemas minerales de zinc, tipos de depósitos (Hofstra y Kreiner, 2020) y provincias geológicas en Virginia

El zinc en la industria

En todo el mundo, el 95% del zinc se extrae de depósitos de mineral sulfídico, con importantes ubicaciones mineras en China, Australia y Perú. Se informa que los recursos mundiales de zinc son de alrededor de 1.9 mil millones de toneladas (Servicio Geológico de EE. UU., Resúmenes de productos minerales, 2022). En 2021, el zinc se extrajo en los EE. UU. en cinco estados, incluidos Idaho, Missouri, Nueva York, Washington y Tennessee. En Virginia, se conocen minas históricas de zinc, prospectos y ocurrencias en las provincias de Valley and Ridge, Blue Ridge, Piedmont y Mesozoic Basins. Hierro-cobre-zinc y plomo-zinc-hierro-barita, comúnmente se encuentran en zonas muy paralelas, se superponen o se extienden por millas a lo largo del choque con diferentes combinaciones de metales localmente. Todos estos depósitos parecen haberse formado originalmente a partir de salmueras salinas cálidas ricas en metales o aguas termales submarinas que fluyeron a lo largo de fracturas o megafracturas asociadas con sistemas de rift o arcos de islas

Provincia del Valle y la Cordillera

El zinc se encuentra en la provincia de Valley and Ridge como depósitos de tipo Mississippi-Valley (MVT) unidos a estratos dentro de la Dolomita Sombreada de la edad Cámbrica y la Formación Beekmantown de la edad Ordovícica. La mayoría de los depósitos dentro de la Formación Shady Dolomite y Rome se encuentran en los condados de Wythe y Smyth. Algunos se encuentran en los condados de Pulaski y Montgomery. Los depósitos más importantes de minerales de zinc-plomo dentro de Shady Dolomite se encuentran en el distrito mineral de Austinville-Ivanhoe en el condado de Wythe. Se estima que la producción total de zinc del distrito minero supera las 1.3 millones de toneladas cortas desde los 1870hasta los 1981 (Sweet y otros, 1989). En 2020, Virginia Energy, en cooperación con el Programa Nacional de Preservación de Datos Geológicos y Geofísicos (NGGDPP) del USGS, concluyó un esfuerzo de preservación para archivar registros mineros históricos de The New Jersey Zinc Company en Austinville, Virgnia. Los depósitos dentro de la Formación Beekmantown se encuentran en los condados de Augusta, Rockingham y Shenandoah. La mina más importante dentro de la Formación Beekmantown es la Mina Bowers-Campbell, Condado de Rockingham (Sweet y otras, 1989).

Provincia de Blue Ridge

El zinc se encuentra en dos tipos principales de depósitos en la provincia de Blue Ridge, depósitos masivos de sulfuro y depósitos alojados en vetas. El zinc se extrajo de depósitos de pirrotita de sulfuro masivo de zinc y cobre unidos a estratos y singénicos en el distrito de Gossan Lead de los condados de Carrol, Grayson y Floyd. Se estima que hay 2.0% zinc en los cuerpos de sulfuro en el plomo de Gossan. Este depósito está encerrado en las rocas metasedimentarias clásticas de la Formación Ashe del Grupo Lynchburg (edad Precámbrica). Pequeñas cantidades de minerales de zinc, plomo y cobre se encuentran en vetas y greisens asociados con plutones granitoides en las áreas de Irish Creek-Yankee Horse Ridge-Buck Mountain de los condados de Rockbridge y Amherst.

Provincia de Piamonte

En la provincia de Piamonte, el zinc se ha extraído a partir de lentes de sulfuro masivas localizadas en la Formación Chopawamsic de la edad Cámbrica y el conjunto metamórfico del río Ta. La Formación Chopawamsic aflora a lo largo de 110 millas de noreste a suroeste a través de una región en el centro de Virginia que abarca desde los condados de Louisa hasta Buckingham. Los metales se presentan como enriquecimientos de sulfuro simple altamente localizados en vetas de cuarzo, como depósitos unidos a estratos en fracturas y como diseminaciones unidas a estratos (Sweet y otros, 1989). En las lentes de sulfuro masivo de pirita se producen enriquecimientos de sulfuro simple altamente localizados con cantidades menores de plomo.

El cobre, el plomo y el zinc también se encuentran dentro de las rocas metavolcánicas intermedias y félsicas de la Formación Chopawamsic y el cinturón de oro-pirita del centro-norte de Virginia. Estos cuerpos de sulfuro pueden contener más de 10 millones de toneladas de pirita, cobre, plomo y zinc en el Distrito Mineral, Condado de Louisa (Pavlides y otros, 1982). En el distrito de Andersonville, en el condado de Buckingham, las perforaciones exploratorias identificaron un grupo de zonas mineralizadas con sulfuro asociadas con cuarcitas ferruginosas en la Formación Chopawamsic. Dos de estas zonas contenían 4.68% y 4.87% de Zn, con un potencial significativo para futuras exploraciones (Young, 1981; Sweet y otros, 2016).

Cuencas Mesozoicas

La minería histórica de plomo-zinc ocurrió en la cuenca de Culpeper de la era Mesozoica, ubicada en el norte de la provincia de Piedmont, principalmente en los condados de Orange y Prince William. La presencia de zinc en la cuenca de Culpepper puede asociarse con 1) aureolas metasomáticas de contacto cerca de los diques y umbrales basálticos, 2) depósitos ligados a estratos derivados de la migración de salmueras connatas enriquecidas con metales y la precipitación con materia orgánica, y 3) acumulaciones singenéticas relacionadas con la sedimentación de la cuenca durante el Mesozoico (Sweet y otros, 2016).