Método geoquímico de exploración

Definición

El método geoquímico de exploración o prospección respectivamente es un método indirecto. La exploración geoquímica a minerales incluye cualquier método basándose en la medición sistemática de una o varias propiedades químicas de material naturalmente formado. El contenido de trazas de un elemento o de un grupo de elementos es la propiedad común, que se mide. El material naturalmente formado incluye rocas, suelos, capas de hidróxidos de Fe formadas por meteorización llamadas 'gossan', sedimentos glaciares, vegetación, sedimentos de ríos y lagos, agua y vapor. La exploración geoquímica está enfocada en el descubrimiento de distribuciones anómalas de elementos.

Se distingue los estudios geoquímicos enfocados en un reconocimiento general y los estudios geoquímicos más detallados aplicados en un área prometedora para un depósito mineral. Además se puede clasificarlos con base en el material analizado.

Historia

El principio fundamental de la prospección geoquímica, que el ambiente de un depósito mineral está caracterizado por propiedades conspicuas y diagnósticas ya está conocido y es aplicado desde el tiempo, en que el ser humano empezó a explotar metales.

Los análisis de elementos trazas por espectrógrafo fueron aplicados a muestras de suelos y plantas en las medias de 1930. Entre 1940 y 1950 con los avances en los análisis hidroquímicos y en la espectrografía en los Estados Unidos y en Canada se desarrollaron métodos más económicos y más efectivos de prospección geoquímica. A partir de 1950 los métodos geoquímicos fueron aplicados en otros países del mundo.

Los estudios geoquímicos de los suelos (hoy día el método más avanzado) y de la vegetación iniciaron en la década de 1930 a 1940, en las medias de 1950 se podían emplear los estudios geoquímicos de drenaje en una forma rutinaria. Además entre 1950 y 1960 se realizaron muestreos sistemáticos de rocas alteradas y frescas y a partir de 1960 se introdujeron varios métodos de prospección geoquímica para rocas, especialmente en la Unión Soviética antigua. Las mediciones de gases de suelos y atmosféricos todavía están en desarrollo.

Reconocimiento general

Por medio de una cantidad pequeña de muestras o es decir mediante un muestreo lo menos costoso como posible se quiere localizar sectores favorables en un área extendida y reconocida en grandes rasgos. Las áreas de 10 a 1000 km2 se evalúan a menudo con una muestra por 1km2 a una muestra por 100km2. Un método geoquímico apto para el reconocimiento general es la localización de provincias geoquímicas y su delineación.

Si existe una correlación entre la probabilidad de la presencia de las menas y la abundancia media de un elemento en una roca representativa para una región o la abundancia media de un elemento en distintos tipos de rocas se puede establecer una red de muestreo con un espaciamiento amplio y analizar las muestras para ubicar las áreas con valores elevados en comparación con la abundancia media del elemento en interés.

Estudios geoquímicos detallados

El objetivo de un reconocimiento detallado es la delineación y la caracterización geoquímica del cuerpo mineralizado en la manera más precisa como posible. Para localizar el cuerpo mineralizado se requiere un espaciamiento relativamente estrecho, usualmente entre 1 y 100m. Debido a los altos costos relacionados con un espaciamiento estrecho se emplea los estudios geoquímicos detallados áreas limitadas de interés particular seleccionadas en base de los antecedentes geoquímicos, geológicos y geofísicos disponibles.

Los métodos comúnmente empleados en estudios detallados son los siguientes:

El muestreo sistemático de suelos residuales se utiliza para buscar anomalías situadas directamente encima del cuerpo mineralizado debido a su sencillez y a la ventaja, que la composición del suelo residual depende altamente del cuerpo mineralizado subyacente.

El muestreo de suelos se emplea para localizar anomalías desarrolladas en material transportado, que se ubica encima de un cuerpo mineralizado. El grado, en que la anomalía depende del cuerpo mineralizado subyacente, es mucho menor en comparación con el método anterior. Por medio de un muestreo profundo se puede comprobar, si existe una relación geoquímica entre el suelo y el cuerpo mineralizado subyacente o no.

El muestreo de plantas puede ser recomendable bajo circunstancias, que impiden la aplicación del muestreo de suelos como por ejemplo en áreas cubiertas con nieve o en áreas, donde las raíces de las plantas penetran profundamente una capa de material transportado. Aún este método es complejo y costoso. La complejidad se debe entre otros factores al reconocimiento y al muestreo de una sola especie de planta en el área de interés, a la variabilidad del contenido metal, que depende de la edad de la planta y de la estación del año y al procedimiento analítico de las plantas.

El muestreo de rocas está enfocado en la detección de anomalías de corrosión o difusión. Las anomalías de corrosión se pueden encontrar en las rocas de caja y en el suelo residual, que cubren el cuerpo mineralizado. Las rocas de cajas caracterizadas por una anomalía de difusión se obtienen por ejemplo a través de una perforación.

Un método en desarrollo es el muestreo de gases de suelos y de constituyentes atmosféricos. Se lo aplica para detectar cuerpos mineralizados cubiertos con una capa ancha de suelo.

Tipos de muestras y su aplicación

Las muestras de sedimentos de ríos y lagos, de aguas de ríos, de lagos y de fuentes y de sondeos son los tipos de muestras más eficientes y los más empleados. Especialmente esto vale para los sedimentos de ríos, que se puede aplicar para la búsqueda de la mayoría de los metales. La exploración geoquímica basándose en muestras de aguas está más limitada a los elementos solubles. Las muestras de sedimentos de ríos se utilizan con alta frecuencia en la exploración por su manejo sencillo. por sus costos bajos por unidad de área y por su alto grado de confidencia. En áreas glaciares la dispersión de clastos visibles o de trazas mensurables de metales en acarreos glaciáricos se utilizan exitosamente para la detección de depósitos minerales. Los análisis de suelos son de costos altos por unidad de área, además las anomalías de suelos residuales por ejemplo, que son relacionadas con depósitos minerales en el subsuelo normalmente son de extensión local. Pero como generalmente la composición de un suelo autóctono depende estrechamente de su substrato o es decir de las rocas, que las cubre, se emplean este método con alta frecuencia en áreas ya identificadas como áreas favorables. La composición química de plantas y la distribución de especies de plantas, que prefieren suelos

de composición anómala pueden servir igualmente en estudios de reconocimientos. Plantas o asociaciones de plantas únicamente relacionadas con menas se pueden identificar visualmente desde el aire, por medio de fotos aéreas o por medio de imágenes de satélite.

Conceptos básicos

Según la definición original de GOLDSCHMIDT (en ROSE et al. 1979) la geoquímica se ocupa de dos ramos:

1. la determinación de la abundancia relativa y absoluta de los elementos de la tierra y

2. el estudio de la distribución y de la migración de elementos individuales en varias partes de la tierra con el objetivo de descubrir los principios, que controlan la distribución y la migración de los elementos.

Los pasos de una exploración geoquímica

1. Selección de los métodos, de los elementos de interés, de la sensibilidad y la precisión necesarias y de la red de muestreo. Las selecciones se toma con base en los costos, los conocimientos geológicos, la capacidad del laboratorio disponible y una investigación preliminar o las experiencias con áreas parecidas.

2. Programa de muestreo preliminar, que incluye análisis inmediato de algunas muestras tomadas en la superficie y en varias profundidades en el subsuelo para establecer los márgenes de confianza y para evaluar los factores, que contribuyen al ruido del fondo.

3. Análisis de las muestras en el terreno y en el laboratorio, incluido análisis por medio de varios métodos.

4. Estadísticas de los resultados y evaluación geológica de los datos tomando en cuenta los datos geológicos y geofísicos.

5. Confirmación de anomalías aparentes, muestreo encauzado en áreas más pequeñas (red de muestreo con espaciamiento corto), análisis de las muestras y evaluación de los resultados.

6. Investigación encauzada con muestreo y análisis adicionales de muestras tomadas en un paso anterior.

Elemento indicador, elemento explorador

Elemento indicador, indicador directo o elemento blanco (‘target element’) se refiere a uno de los elementos principales del depósito mineral, que se espera encontrar.

Elemento explorador o elemento pionero (‘pathfinder element’) se refiere a un elemento asociado con el depósito mineral, pero que puede ser detectado más fácilmente en comparación al elemento blanco, que puede ser dispersado en un área más extendida y que no está acompañado por tanto ruido de fondo en comparación al elemento blanco. La selección de un elemento explorador requiere un modelo del depósito mineral, que se espera descubrir. Arsénico (As) por ejemplo puede presentar un elemento explorador para la búsqueda de cobre (Cu) en un depósito macizo de sulfuros, pero no es un elemento explorador para cada tipo de depósito de cobre.

Tabla : Elementos indicadores y exploradores de algunos tipos de depósitos minerales

Asociación de menas Elemento indicador Elemento explorador

Pórfido cuprífero Cu, Mo Zn, Au, Re, Ag, As, F

Depósitos complejos desulfuros Zn, Cu, Ag, Au Hg, As, S (en forma de SO4), Sb, Se, Cd, Ba, F, Bi

Vetas de metales preciosos Au, Ag As, Sb, Te, Mn, Hg, I, F, Bi, Co, Se, Tl

Depósitos del tipo ‘Skarn’ Mo, Zn, Cu B, Au, Ag, Fe, Be

Uranio en areniscas U Se, Mo, V, Rn, He, Cu, Pb

Uranio en vetas U Cu, Bi, As, Co, Mo, Ni, Pb, F

Cuerpos ultramáficos de oro Pt, Cr, Ni Cu, Co, Pd

Vetas de fluorita F Y, Zn, Rb, Hg, Ba

Proporciones de isótopos estables también pueden servir para indicar un depósito mineral, por ejemplo Pb, S y Sr están distribuidos en zonas alrededor de algunos depósitos minerales y las variaciones en la composición de carbón y oxígeno pueden indicar la proximidad de un depósito mineral del tipo Mississippi Valley.

Anomalía geoquímica

Una anomalía es una desviación con respecto a la norma. Una anomalía geoquímica es una variación de la distribución geoquímica normal correspondiente a un área o a un ambiente geoquímico. Una anomalía se expresa por medio de números, que se puede separar de un grupo más amplio de números constituyendo el fondo geoquímico. Para ser detectada una anomalía tiene que desviar claramente de este fondo.

En sentido estricto un depósito mineral como un fenómeno escaso y anómalo por su mismo es una anomalía geoquímica. La distribución geoquímica relacionada con la génesis o la erosión del depósito mineral también es una anomalía.

Las anomalías relacionadas con un depósito mineral, que se puede usar como guías para el depósito mineral se denominan anomalías significantes. Generalmente las anomalías tienen valores que exceden los valores del fondo. Anomalías negativas, cuyos valores son menores que aquellos del fondo, apenas sirven para la búsqueda de depósitos minerales. Desdichadamente las concentraciones altas de elementos indicadores pueden ser causadas por una mineralización no económica o por procesos geológicos o geoquímicos no relacionados con una mineralización. El término 'anomalía no significante' se refiere a estas anomalías no relacionadas con un depósito mineral.

Otros factores de una anomalía geoquímica de importancia son el marco topográfico y la asociación geológica.

En el caso de anomalías detectadas en suelos hay que tomar en cuenta, que estos podrían ser desplazados de su substrato mineralizado por deslizamiento del suelo (creeping en inglés).

Solamente una anomalía detectada en un suelo residual en terreno plano o sobre un cuerpo verticalmente inclinado puede ubicarse directamente encima de un depósito mineral.

Anomalías hidromórficas se producen por la precipitación de material en lugares, donde el agua subterránea alcanza la superficie, por ejemplo en un pantano (en un orificio de desague = seep o shallow hole en inglés).

Tipos de anomalías geoquímicas

Anomalias epigenéticas en las rocas de caja

Las anomalías epigenéticas se describe como aureolas químicas, mineralógicas e isotópicas generadas por los procesos de mineralización, de escape y de lixiviación de los elementos a través de los fluidos, que causan la mineralización y que pasan por canales desde el cuerpo mineralizado hacia las rocas de caja. Estas anomalías están superimpuestas a las rocas preexistentes y se ubican en las rocas de caja de un cuerpo mineralizado. El desarrollo más extensivo de anomalías epigenéticas se observa cerca de depósitos hidrotermales y canales de transporte de fluidos. La viscosidad baja de los fluidos favorece su penetración a lo largo de fracturas y por intersticios de la roca hacia la roca de caja. Las anomalías epigenéticas están caracterizadas por cantidades anómalas de elementos distribuidas cerca de canales hidrotermales, por la alteración hidrotermal de minerales de las rocas de caja y la lixiviación de elementos en sectores del corrido de los fluidos formadores de la mineralización. Factores, que controlan la formación de lasauroleas son entre otros los gradientes de temperatura, el estado de oxidación de los iones involucrados, la movilidad de los elementos participantes, los sistemas de fracturas, la permeabilidad y la reactividad de las rocas.

Anomalía causada por difusión de elementos

Una aureola de difusión se genera por la difusión de metales disueltos por fluidos intersticiales estacionares hacia la roca de caja de un cuerpo mineralizado como una veta o un dique por ejemplo. Los metales disueltos subsecuentemente son precipitados en o absorbidos por la roca de caja.

Los constituyentes disueltos en un fluido realizan movimientos atómicos al azar y tienden a difundir hacia las regiones de concentración más baja. Debido a la velocidad extremadamente pequeña de la difusión el efecto de difusión normalmente es mucho menor en comparación con aquel de la infiltración. En comparación con el efecto de un fluido moviéndose con una velocidad de 0,001mm/s (= 32m/año) por ejemplo el efecto de difusión es despreciable (ROSE et al. 1979). En ausencia de un gradiente alto de presión o de una salida hacia una zona permeable el fluido solo podrá pasar lentamente por los poros finos y fracturas de la roca y el efecto de la difusión podría ser significante.

La naturaleza de una aureola formada por difusión y por absorción y precipitación depende de los factores siguientes:

Concentración del elemento difundiéndose desde su fuente: una concentración inicial alta resulta en valores altos a lo largo de un perfil de concentración trazado a partir de la fuente del elemento o es decir a partir del cuerpo mineralizado hacia la roca de caja; una variación de la concentración del elemento en la fuente también influye la difusión.

Intervalo de tiempo, en que puede actuar la difusión: tanto más tiempo disponible, tanto más extendida será la aureola de difusión.

Naturaleza de reacciones con la roca de caja: en una roca de caja reactiva se desarrollará una aureola pequeña, caracterizada por altas concentraciones de elementos; en una roca de caja menos reactivo se desarrollará una aureola de difusión más extendida con concentraciones de elementos más bajas.

Porosidad y permeabilidad de la roca de caja: una roca de caja con alta porosidad y con poros conectados entre sí tiende a hospedar aureolas más extendidas en comparación con una roca menos porosa.

Valor de la constante de difusión característica para la especie química (elemento, molécula) y para las condiciones químicas respectivas: generalmente iones pequeños y temperaturas altas tienden a favorecer aureolas grandes.

Anomalía de corrosión o de lixiviación

Un halo de corrosión (leakage en inglés) se causa por fluidos, que pasan por vetas, fracturas y intersticios de la roca y cuyos metales disueltos subsecuentemente son precipitados o absorbidos. Este tipo de transporte se denomina infiltración, las anomalías resultantes se llama anomalías de corrosión o de lixiviación.

La ubicación, las dimensiones y la intensidad de una anomalía de corrosión dependen de los factores siguientes:

Corrido del fluido mineralizado: Zonas de fracturas o de alta porosidad en la roca figuran zonas permeables, que favorecen un recorrido rápido en comparación al corrido a lo largo de bordes de granos o en poros de rocas macizas. Normalmente el corrido de los fluidos hidrotermales está dirigido hacia arriba debido a las presiones elevadas presentes en altas profundidades, sin embargo no se excluye corridos horizontales o dirigidos hacia abajo.

Concentración de los elementos indicadores en el fluido mineralizado: BARNES & CZAMANSKE (1967, en ROSE et al., 1979) estiman, que los fluidos formadores de los depósitos de los metales básicos comunes, contienen metales en rangos entre 1ppm y 1000ppm. En comparación las aguas superficiales y subterráneas normalmente están caracterizadas por concentraciones en Cu, Pb y Zn de aproximadamente 0,01ppm.

Influencia de precipitación, absorción, intercambio iónico y de otros procesos al transferir los elementos indicadores de su forma disuelta en el fluido hidrotermal hacia una fase sólida en la roca.

Prácticamente los dos efectos anteriormente descritos, la difusión y la infiltración pueden contribuir a la formación de una anomalía.

Distribución de los elementos por zonas en depósitos minerales epigenéticos y en sus aureolas

Los depósitos minerales epigenéticos y sus aureolas pueden ser caracterizados por una distribución de elementos por zonas. Las proporciones de pares de elementos varían gradual- y progresivamente en función con la distancia o de la posición respecto al depósito mineral debido a variaciones en las condiciones de deposición y en el fluido, que genera la mineralización. Las proporciones de metales pueden proveer un medio indicador para la dirección, en que la mineralización se ubica o se vuelve más rica, y un medio para distinguir las raíces de la mineralización de anomalías, que superponen la mineralización.

Anomalías en suelos residuales

El objetivo del estudio geoquímico de suelos consiste en el reconocimiento de la distribución primaria de elementos seleccionados en las rocas subyacentes. En los suelos residuales generalmente la distribución primaria se expresa todavía en forma relativamente clara, aún estará modificada por los efectos de varios procesos superficiales. Algunos de estos procesos tienden a homogeneizar el suelo y por consiguiente borrar la distribución primaria como entre otros la helada, la actividad de plantas, la gravedad, la disolución local y la redeposición. Otros procesos contribuyen a la formación de horizontes verticalmente diferenciados o es decir favorecen la formación de un suelo. Otros procesos, que tienden a borrar la distribución primaria, son la remoción de elementos mediante la meteorización y la formación del suelo (corrosión por agua meteórica, ascenso por plantas) y la adición de elementos (por deposición del agua subterránea, adición de elementos provenientes de la desintegración de vegetación, por polvos, elementos disueltos en agua meteórica).

Anomalías en 'gossan' y cubiertas afectadas por corrosión y lixiviación

'Gossan' se refiere a un producto de meteorización, que contiene Fe y que se sitúa encima de un depósito de sulfuros. Se forma por oxidación de los sulfuros y por la lixiviación del azufre y la mayoría de los metales dejando como únicos remanentes hidróxidos de Fe (limonita por ejemplo) y raramente algunos sulfatos (definición según BATES & JACKSON, 1984).

Capas de limonita residual y otros productos de meteorización de sulfuros de Fe usualmente pueden figurar guías valiosas hacia menas en áreas caracterizadas por meteorización profunda y cubiertas residuales. Desdichadamente se puede confundir fácilmente los productos de meteorización de menas con aquellos de rocas comunes. Los estudios de elementos trazas son útiles para distinguir entre menas meteorizadas y los productos de meteorización de otras formaciones geológicas como por ejemplo de pirita de formación hidrotermal o singenética o de carbonatos de Fe.

Las cubiertas alóctonas se constituyen de depósitos glaciares, de depósitos aluviales y coluviales , de turba, de sedimentos eólicos y material piroclástico. Una cubierta alóctona impide la observación directa de un depósito mineral subyacente. Los estudios de trazas de metales en la cubierta transportada pueden contribuir al descubrimiento de un depósito mineral escondido.

En cubiertas alóctonas se distingue anomalías geoquímicas singenéticas y epigenéticas. La anomalía singenética se forma simultáneamente con el depósito de material transportado. La anomalía epigenética se refiere a una distribución de uno o varios elementosintroducida en el depósito de material transportado subsecuentemente a su formación. Ambos tipos de anomalías pueden ocurrir juntos en una cubierta alóctona y pueden superponerse mutuamente.

Anomalías en agua

Una distribución anómala de elementos en aguas subterráneas y meteóricas se denomina anomalía hidrogeoquímica. Como generalmente los elementos son transportados en forma disuelta en las aguas naturales, los elementos más aptos para la exploración geoquímica de aguas son los elementos relativamente móviles.

Una aplicación muy exitosa de la exploración geoquímica de aguas consiste en la determinación de U en aguas subterráneas y meteóricas.

Anomalías en sedimentos de drenaje

A los sedimentos de drenaje pertenecen los sedimentos de manantiales, de lagos, de llanuras de inundación, los sedimentos activos de corrientes de agua y los sedimentos, que funcionan como filtros para el agua (seepage sediments en inglés).

Los sistemas de drenaje a menudo parten de manantiales. Los sedimentos situados en la cercanía de los manantiales y los sedimentos de filtración tienden a exhibir anomalías apreciables y por consiguiente estos sedimentos son útiles para una exploración geoquímica. Los sedimentos activos de corrientes de agua incluyen material clástico y hidromórfico de los sectores de filtración, el material clástico erosionado de los bancos de material detrítico situados en los lechos de los ríos y de material hidromórficoabsorbido o precipitado por el agua de la corriente. Las anomalías desarrolladas en estos sedimentos activos pueden extenderse varios diez de kilómetros con respecto a su fuente. Los estudios de estas anomalías se utilizan frecuente- y preferentemente para lograr un reconocimiento general. En el caso de los lagos se estudia los componentes clásticos y el material absorbido o precipitado de los sedimentos. En áreas con una alta cantidad de lagos como en el área del escudo precámbrico de Canadá modelado por glaciares el estudio geoquímico de los sedimentos de lagos puede ser el método más económico y efectivo para un reconocimiento general.

Mineralización primaria y halo geoquímico secundario

Las prospecciones geoquímica y geobotánica se basan en el conocimiento, que generalmente una mineralización primaria envuelve un depósito mineral y una asociación secundaria de elementos químicos se forma durante la meteorización y erosión del depósito mineral. El envuelto de la mineralización primaria y la asociación secundaria de los elementos químicos pueden formar anomalías geoquímicas.

El envuelto de la mineralización primaria, el halo geoquímico (aureola geoquímica) o litogeoquímico primario puede corresponder a una alteración o a una distribución por zonas. Las dimensiones de los halos varían de centímetros a kilómetros en depósitos minerales grandes a varios cientos de metros y kilómetros en distritos mineros. Por ejemplo a Tynagh y Navan en Irlandia las zonas de contenidos anómalamente altos de zinc (Zn) se extienden 1 km con respecto al depósito mineral y los halos de manganeso (Mn) se extienden más de 10 km debajo y 300 m arriba del depósito mineral.

El halo geoquímico secundario contiene residuos de la mineralización por menas y puede ser detectado en muestras de rocas, suelo, sedimentos, y agua, que se toman en distancias de metros a varias diez de kilómetros con respecto al depósito mineral. En algunos casos elementos dispersados del depósito mineral fueron reconcentrados formando un depósito mineral supergéneo o formando anomalías de elementos trazas, que interfieren con el esquema general de distribución de los elementos más estrechamente relacionados con el depósito mineral.

Fondo, valores normales del fondo, valor umbral

El término 'fondo' se refiere a la abundancia normal de un elemento en los materiales terrestres no mineralizados. Considerando dos diferentes tipos de materiales terrestres la abundancia normal de un distinto elemento en un tipo de material terrestre muy probablemente difiere de su abundancia en otro tipo de material terrestre. Por ejemplo el contenido medio en K2O de granitos es 5,46 % en peso, de basaltos es 0,82% en peso (según NOCKOLDS, 1954). La distribución de un distinto elemento en un material terrestre apenas es uniforme. Por esto se recomienda considerar el fondo como un intervalo de valores en vez de tratarlo como un valor absoluto, incluso cuando se observa un ambiente relativamente uniforme. La naturaleza del ambiente por su mismo puede influir la distribución, puesto que

bajo distintas condiciones unos elementos pueden ser enriquecidos y otros pueden ser empobrecidos. Por consiguiente en el estudio de muestras de un área no conocida se debería determinar o por lo menos tener en cuenta el rango de los valores del fondo.

En el laboratorio las variaciones en la preparación de las muestras, en los análisis del laboratorio y en los reactivos contribuyen al fondo o al ruido del fondo respectivamente. Respecto al depósito mineral procesos, que modifican el depósito mineral como la migración irregular de fluidos, la meteorización y la erosión influyen el ruido de fondo. En el terreno efectos antropógenos, como la contaminación del ambiente forman parte del ruido de fondo. Además la influencia de la morfología y la estructura geológica del terreno pueden contribuir al ruido de fondo.

La tabla siguiente presenta la composición media de las rocas ígneas. La figura ilustra el rango de algunos elementos de los subgrupos del sistema periódico con base en la composición media de seis tipos de rocas principales como las rocas ígneas ultramáfica,máfica y granítica, la arenisca, la caliza y la pelita.

Tabla: Abundancia normal de los elementos químicos en rocas de la corteza terrestre (de ROSE et al., 1979)

Elemento Símbolo Abundancia enppm

Elemento Símbolo Abundancia enppm

Bromo Br 1,8 Mercurio Hg 0,02

Cadmio Cd 0,1 Molibdeno Mo 1,5

Calcio Ca 33000 Niobio Nb 20

Carbono C 230 Níquel Ni 75

Cerio Ce 81 Oro Au 0,003

Cesio Cs 3 Oxígeno O 473000

Cinc Zn 2 Paladio Pd 0,01

Circonio Zr 150 Plata Ag 0,05

Cloro Cl 130 Platino Pt 0,0005

Cobalto Co 25 Plomo Pb 10

Cobre Cu 50 Potasio K 25000

Cromo Cr 100 Renio Re 0,0006

Escandio Sc 13 Rubidio Rb 150

Estaño Sn 80 Selenio Se 0,1

Estroncio Sr 300 Silicio Si 291000

Flúor F 600 Sodio Na 25000

Fósforo P 900 Talio Tl 0,45

Galio Ga 26 Tantalio Ta 2

Germanio Ge 2 Telurio Te 0,002

Hafnio Hf 3 Titanio Ti 4400

Hierro Fe 46500 Torio Th 10

Indio In 0,1 Uranio U 2,5

Lantano La 25 Vanadio V 150

Litio Li 30 Volframio W 1

Magnesio Mg 17000 Yodo I 0,15

Manganeso Mn 1000

En base de la abundancia normal de los elementos en la corteza terrestre se puede calcular el factor de enriquecimiento o es decir el factor, con que se debe multiplicar la abundancia normal de un elemento en la corteza terrestre para obtener una concentración económicamente explotable. El cuttoff grade para un elemento designa la concentración mínima de la mineralización, que todavía se puede explotar económicamente. Con el cuttoff grade variándose por la situación económica mundial o por otros factores variaría el factor de enriquecimiento asimismo. En la tabla siguiente se da a conocer la abundancia normal en la corteza terrestre, los cutoff grades y factores de enriquecimiento para algunos elementos (de PETERS, 1980). La abundancia normal de algunos elementos difiere ligeramente de los valores dados en la tabla anterior por el uso de otra base de datos y por su carácter variable (intervalos, rangos).

Tabla: Factores de enriquecimiento de algunos elementos (de PETERS, 1980)

Metal Abundancia en la corteza terrestre en %

Cutoff grade en %

Factor deenriquecimiento

Hg 0,0000089 0,2 22500

Pb 0,0013 4 3100

Sn 0,00017 0,5 2900

W 0,00011 0,2 1800

Au 0,00000035 0,0003 900

Mo 0,00013 0,1 800

U 0,00017 0,1 600

Zn 0,0094 3 300

Cu 0,0063 0,3 50

Ni 0,0089 0,3 35

Fe 5,8 30 5

Al 8,3 30 4

Aún el oro es el elemento más escaso, no lleva el factor de enriquecimiento más alto. Al mercurio pertenece el factor de enriquecimiento máximo. El hierro y el aluminio están caracterizados por los factores de enriquecimiento menores.

El valor umbral designa la concentración de un elemento indicador sobre que una muestra se puede considerar anómala. En el caso más sencillo el valor umbral coincide con el límite superior de los valores del fondo, los valores mayores son anomalías, los valores menores pertenecen al fondo. En casos más complejos se puede definir dos o tres valores umbrales. A veces las anomalías relacionadas con un depósito mineral superponen un fondo caracterizado por un valor umbral elevado (en comparación a los valores umbrales comunes). Este fondo forma un relieve geoquímico definido por un valor inferior correspondiente al fondo regional y por un valor umbral regional, que lo separa de un nivel superior de valores elevados generado por una mineralización o dispersión extendida.

De este nivel superior parten las anomalías más estrechamente relacionadas con el depósito mineral, las cuales están definidas por un valor umbral local. El reconocimiento de los valores umbrales regional y local puede ser de importancia extremadamente grande en la prospección geoquímica. A partir de este reconocimiento se puede dirigir la búsqueda detallada de los altos de la anomalía local al nivel determinado por el valor umbral superior, que fue delineado por medio de una red de muestreo de espaciamiento grande (con fig.). Por el relieve geoquímico se puede expresar la intensidad de la anomalía geoquímica con respecto al fondo geoquímico local proporcionando las intensidades de la anomalía y del fondo geoquímica local.

Fig.: Valores umbrales regional y local. El fondo regional está limitado por un valor umbral de 5 ppm molibdeno (Mo), el valor umbral del fondo local es 10 ppm Mo. La anomalía local alcanza un tope de 22 ppm Mo.

La intensidad de la anomalía se puede expresar como cociente entre el alto de la anomalía y el valor medio del fondo o el valor umbral del fondo.

Por el relieve geoquímico se expresa la intensidad de la anomalía geoquímica con respecto al fondo geoquímico local proporcionando las intensidades de la anomalía y del fondo geoquímico local.

Método geoquímico de exploración

Método geobotánico

Hace mucho tiempo se utilizan las asociaciones geobotánicas (y las plantas de color pálido de Agricola) en la prospección geobotánica). Con el desarrollo de normas cuantitativas en la geobotánica se empezaron estudiar las relaciones geoquímicas entre roca, suelo, agua y plantas en detalle. Con este conocimiento la exploración geobotánica formó una parte de ‘remote sensing’ (fotos infrarrojas, imágenes multiespectrales) Se podría considerar la geobotánica como un aspecto visible de la geoquímica, en que se toman los esquemas especiales del crecimiento de las plantas, la presencia de plantas indicadores y cambios de la morfología o mutaciones de la vegetación como evidencia para anomalías geoquímicas.

La prospección geoquímica utiliza especies de plantas (por ej. un miembro de la familia de las mentas puede indicar la presencia de cobre = Cu), líquenes indicadores y especies de musgos (que indican la presencia de Cu). Además la prospección geoquímica toma en cuenta el aspecto microbiológico, por ejemplo identificando una especies de bacterias, que es frecuente en suelos encima de depósitos minerales metalíferos.

Algunos distritos mineros de Zambia fueron explorados con base en un miembro de la familia de las mentas, que puede indicar la presencia de Cu.

Método geozoológico

La geozoología puede contribuir al reconocimiento de áreas mineralizadas por la observación y el muestreo de mamíferos, aves, peces e insectos. El examen de los granos minerales llevados a la superficie en las bocas de las termitas fue usado en áreas tropicales: el muestreo de termiteros resultó en la detección de concentraciones de metales anómalas y el descubrimiento de por lo menos un depósito de oro en Zimbabwe, la Mina Termita. Otros métodos más experimentales incluyen el muestreo de miel para análisis de elementos trazas (con el conocimiento de que abejas raramente se alejan de su colmena más de un a dos kilómetros), el muestreo de distintas especies de peces. Un ave de América del Sur prefiere vetas de cuarzo como hábito, por esto se lo llama ‘el minero’.

Ejemplos para la aplicación de la geoquímica a la prospección/exploración

1. Districto minero Cornwall, SW de Inglaterra, distrito de Sn.

El distrito minero Cornwall pertenece a los depósitos minerales epigenéticos hidrotermales vetiformes. La mineralización está relacionada con diques, que se ubican en el contacto granito-metasedimentos (véase fig.). La mineralización se caracteriza por unadistribución de los elementos por zonas, que se refleja en la distribución de minerales por zonas (Tabla: Distribución de las zonas de minerales en el distrito minero Cornwall, SW de Inglaterra). La distribución de elementos por zonas desarrollada en los diques es desde el interior (en profundidad relativamente alta) hacia la periferia (cerca de la superficie) la siguiente: zona de Sn (estaño) en el contacto inmediato entre granito y metasedimento - Cu - Pb-Zn - Fe. Los contornos de las zonas enriquecidas en uno o unos distintos elementos son paralelos al contacto entre granito y metasedimentos. Los diques mineralizados están orientados paralelamente al eje del lomo de granito o es decir que el rumbo de los diques es aproximadamente igual al rumbo del eje del lomo de granito.

Gradientes pequeños de temperatura y presión normalmente establecidos en alta profundidad favorecen la distribución de los elementos por zonas claramente distinguibles. En profundidades someras con gradientes altos de temperatura y presión se observa que las zonas mineralizadas se solapan. A este fenómeno se llama 'telescoping'.

Al principio la minería fue limitada a los niveles de Cu en los diques. En 1839 se descubrieron la distribución de los elementos por zonas. En consecuencia se ampliaron las minas de Cu hacia la profundidad, donde se encontraron Sn. Como entre las zonas de Cu y de Sn puede ubicarse una zona no mineralizada de un espesor hasta 100m no se descubrieron la zona de Sn anteriormente.

Generalmente en el caso de una distribución de los elementos por zonas se continúa buscando hacia la periferia y debajo del depósito mineral para definir la desaparición de la última zona (más exterior).

Este ejemplo demuestra la aplicación de un modelo genético (mineralización por zonas) a la prospección/exploración.

Tipo de ganga

Zona Tipo de mena Elementos de valor económico

Profundidad

Ultima mineralización Cerca de la superficie

chalc, cc 7 Pirita, hematita, jamesonitade antimonio Fe, Sb

flu, chalc 6 Tetraedrita, Pirargirita, siderita, pirita (marcasita)

cz, flu, dol 5b Argentita, galenita, esfalerita Ag, Pb, Zn

cz, cl, hem, flu, bar

5a Pechblenda, niquelina,saflorita, cobaltina (bismutina)

U, Ni, Co, Bi Zonas de diques meso- y epitermales, generalmente perpendiculares a lomos de granitos

cz, cl, hem, flu

4 Calcopirita, esfalerita, wolframita (scheelita),arsenopirita, pirita

Sn, Cu, W, As

cz, fsp, mc, tur,cl

3 Calcopirita (estannita), wolframita (scheelita),arsenopirita, casiterita

Sn, Cu, W, As

cz, fsp, mc, tur

2 Wolframita (scheelita),arsenopirita, molibdenita?, casiterita

Sn, Cu,, W, As

cz, fsp, mc, tur

1 Casiterita, especularita Sn, W, As Zonas de diqueshipotermales, a menudo paralelas a lomos y diques de granitos, alta profundidad

cz, fsp, mc, tur

ii Arsenopirita, estannita, wolframita, casiterita, molibdenita

Sn, W, As Diques frecuentes en el techo de los granitos

cz, tur i Arsenopirita, wolframita,casiterita, molibdenita

Sn, W, As

Primera mineralización

i : pegmatitas

ii : diques rodeados por ‘Greisen’ (= formado por alteración metasomática)

Abreviatura: cz = cuarzo, fsp = feldespato, mc = mica, tur = turmalina, cl = clorita, hem = hematita, flu = fluorita, chalc = calcedonia, bar = baritina, dol = dolomita, cc = calcita

Composición de las menas:

Arsenopirita FeAsS, Wolframita(Fe,Mn)WO4, Scheelita CaWO4, Casiterita SnO2, Molibdenita MoS2, Estannita Cu2FeSnS4, Especularita Fe3O4, Calcopirita CuFeS2, Pechblenda UO2, Niquelina NiAs, Saflorita CoAs2, Cobaltina CoAsS, Bismutina, Argentina Ag2S, Galenita PbS, Tetraedrita Cu12Sb4S13, Pirargirita, Siderita FeCO3, Pirita FeS2 (cúbico), Marcasita FeS2 (ortorómbico), Hematita Fe2O3, Jamesonita Pb4Fe* Sb6S14 (=4PbSFeS* 3Sb2S3).

Epitermal: Cerca de la superficie hasta 1500m, temperatura entre 50 - 200°C, en rocas sedimentarias y rocas magmáticas, diques, stockwork.

Mesotermal : Profundidad entre 1200 - 4500m, temperatura entre 200 - 300°C, adentro o cerca de intrusiones magmáticas, depósitos formados por substitución o como rellenos de diques, transiciones de menas macizas a stockwork.

Hipotermal: Profundidad entre 3000 - 15000m, temperatura entre 300 - 600°C, adentro o cerca de cuerpos plutónicos profundos, rellenos de vetas o substituciones, acompañados por impregnaciones, por ejemplo Sn en Cornwall.

2. Flat-River, Old Led Belt, SW de Missouri/EEUU

Distribución de los elementos Pb, Zn, Cu, Ag y Cd por zonas. Adentro de la zona de Pb, que tiene la mayor extensión, se ubica la zona de Zn con contornos parecidos a los contornos de la zona de Pb. Las zonas de Cu y de Ag y Cd forman manchas pequeñas en la zona de Pb. Las zonas de Ag y Cd están relacionadas con las fallas, dos de estas zonas se ubican en la intersección de dos fallas.

Por consiguiente en este caso las intersecciones de fallas son prometedoras para la búsqueda de las menas.

3. Depósito de Sn de Altenberg, Erzgebirge, en el este de Alemania

‘Greisen’ son agregados granoblásticos de cuarzo y muscovita (o lepidolita) con contenidos accesorios de topacio, turmalina y fluorita y con contenidos de Sn y W, que se forman por alteración metasomática. Se ubican a menudo en los contactos superiores de intrusiones de granitos y a veces son acompañados por mineralizaciones del tipo ‘Stockwork’.

El depósito de Sn de Altenberg es un depósito del tipo Stockwork. Se constituye de veins (diques) de casiterita, wolframita y molibdenita, que pasan por un cuerpo de ‘Greisen’, formados por alteración metasomática, que affecta los granitos.

En distancias relativamente altas del depósito (800m) se encontraron concentraciones anómalas altas de Sn (línea segmentada) y Bi (línea punteada). Contenidos elevados en Mo (línea segmentada punteada) se ubican en una zona más cerca al depósito (500m). La zona de Ga (gallium, línea segmentada y punteada) es relativamente profunda y angosta. Concentraciones elevadas de Li se ubican debajo del depósito en relativamente alta profundidad.

En el depósito de Altenberg los elementos Ga y Li se ubican en el centro y en profundidad relativamente alta, los elementos Sn-Bi-Mo se ubican en la periferia y en un nivel más somero. De esto se puede deducir que los elementos Ga y Li fueron enriquecidos en la primera fase de mineralización y que los demás elementos como Sn-Bi-Mo fueron concentrados en una fase tardía de mineralización.

La secuencia paragenética para la región del Erzgebirge es F-Ga-Li-Sn-As-Bi-Mo.

Además en la región del Erzgebirge se utilizaron la distribución de los elementos por zonas en minerales de wolframita para la búsqueda de depósitos de Sn. La proporción de Fe-Mn en wolframita se aumenta en zonas de W y Sn de los ‘Greisen’ caracterizados por altas temperaturas de formación. Con base en esta observación se delinearon la proporción huebnerita/ferberita (MnWO4/FeWO4) a lo largo de un perfil por un dique pequeño de wolframio (W) para encontrar los valores más altos. En la exploración siguiente se proyectaron este punto hacia la profundidad y encontraron un depósito de Sn en una profundidad de 300m.

En la prospección/exploración de depósitos parecidos los elementos Sn y Bi podrían indicar la presencia de un depósito en distancias relativamente grandes (target rings), el elemento Mo podría indicar la proximidad al depósito, el elemento Ga podría indicar las raíces del depósito.

4. Relación entre la geología de un área y la distribución de Ni en suelos residuales en la región Nguge, Tansania

Los valores más elevados de Ni (mayor a 500ppm y mayor a 1000ppm) detectados en los suelos residuales ocurren en los sectores formados por la picrita. En estos sectores en la cercanía e inmediatamente en los ríos los valores de Ni bajan obviamente debido a que los ríos diluyen y transportan una cierta cantidad de los elementos enriquecidos en los suelos residuales.

Picrita es una roca volcánica ultramáfica, se constituye principalmente de olivino en su mayoría transformado en serpentina y de augita, el piroxeno de la composición enstatita-bronzita es más raro, la hornblenda de formación primaria ocurre solo subsidiariamente, la biotita participa esporádicamente, accesorios son apatita, magnetita y el espinel de cromo. En el olivino una cierta cantidad de Mg puede ser reemplazado por Ni. A partir del olivino puede formarse por meteorización una serpentina rica en Ni (garnierita (Ni, Mg)3[(OH)4/Si2O5]. Los valores elevados de Ni se deben a un olivino rico en Ni, que puede ser transformado a la serpentina rica en Ni. La norita de olivino es una roca plutónica ultramáfica de piroxeno, plagioclasa y olivino. La anortosita es una roca plutónica leucocrática de plagioclasa como componente principal, que ocurre geológicamente junto con gabro o charnockita.

La distribución de Ni en los suelos residuales encima de las rocas refleja la litología del subsuelo.

EXPLORACIÓN GEOQUÍMICA

CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN

La Geoquímica es la ciencia que estudia la Química relacionada a los fenómenos naturales presentes en la Tierra y sus componentes, distribución y comportamiento.

El uso de la Geoquímica para la búsqueda de Recursos Minerales y Energéticos en diferentes partes del mundo ha tenido éxito, tanto en zonas tropicales como templadas. Las técnicas utilizadas en la Aplicación Geoquímica, para la localización y delimitación de ocurrencias de minerales metálicos, es muy rápido y bajo en sus costos, es una herramienta rápida, práctica y barata para localizar y delimitar manifestaciones minerales (Geoquímica Aplicada). Comprende desde la búsqueda de manifestaciones minerales en áreas de gran extensión (Prospección) desconocidas geológicamente, hasta áreas de pequeña extensión (Exploración) donde se pueden realizar trabajos e investigaciones en detalle para delimitar y caracterizar un depósito mineral conocido.

Un depósito mineral es una anomalía geoquímica y por lo tanto contiene uno o varios elementos en concentraciones anormales. La presencia de éstos en el subsuelo, en distintos tipos de material, se manifiesta en la superficie terrestre por una distribución anormal comparada con los contenidos "normales" de los mismos elementos en la roca. Este tipo de distribución ubicada geográficamente se denomina Anomalía Geoquímica. El seguimiento de éstas anomalías Geoquímicas complementado con estudios geológicos, permite la ubicación de una o varias ocurrencias minerales.

El concepto entonces de Anomalía Geoquímica involucra desde los términos manifestación mineral hasta depósito mineral, pasando por los conceptos prospecto y Depósito mineral.

Comentaremos los principios teóricos básicos de prospección - exploración, las técnicas de muestreo esenciales utilizadas en distintas fases de búsqueda de minerales, las técnicas analíticas, análisis estadístico e interpretación generalizada de datos geoquímicos hasta determinar e identificar anomalías geoquímicas significativas y "blancos" minerales.

1.1. DEFINICIÓN DE GEOQUIMICA

La Geoquímica parte del conocimiento sobre elemento químico, continua con la explicación de su distribución en el mineral, la roca y en las provincias petrográficas y avanza hasta llegar a elaborar una conceptualización de las geósferas en la Tierra.

Una de las definiciones más completas de Geoquímica fue establecida por Gibson (1949), quién la define como la historia natural de los elementos químicos, fundamentada en cuatro principios:

1.       Contenido de los elementos en la Tierra.2.       Distribución y migración de los elementos en los minerales, en las rocas y en las diferentes

capas de la Tierra, en el espacio y tiempo.3.       Establecimiento de los principios y normas que rigen la cantidad y distribución de los

elementos individualmente.4.       Clase de alteración y mineralización. Dinámica de la distribución de los isótopos.

La Geoquímica Aplicada Consiste en un examen a través de la toma de muestras en forma sistemática en una región, donde se tiene información geológica o ésta se está conociendo simultáneamente con la geoquímica. Es sinónimo al trabajo geológico exploratorio que se hace sobre el terreno o levantamiento de campo.

Wilson (1924) en Report on the Collecting, Recording and Economic Aplication of Geological Data: Congreso 25 anual de minería en USA, manifestó:

“El estudio cuidadoso de material recogido en el subsuelo y las inspiraciones a que da lugar lo que hace valioso un trabajo geológico”. Sin esto, una serie de planos geológicos del subsuelo puede considerarse, en lo que concierne a su valor práctico, como una colección de tarjetas postales”. La teoría entonces, es el estímulo que guía inspira el progreso, más no es la razón única; por el contrario el trabajo de campo fortaleza la teoría, genera la experiencia y el olfato por los depósitos minerales.

Varios investigadores, en la década de los años 30 en la antigua Rusia, utilizaron la Geoquímica como una herramienta universal de trabajo para localizar y caracterizar depósitos minerales, agua, petróleo y gas. Surge entonces la Geoquímica Aplicada bien conocida hoy como Prospección y Exploración Geoquímica (Figura 1).

FIGURA 1. Relación entre la Geoquímica y Ciencias Afines

La interacción entre la química y la geología, desde el momento de utilizarlas para determinar el contenido y comportamiento de los distintos elementos presentes en las sustancias naturales, originó una nueva ciencia denominada Geoquímica. Término publicado inicialmente por Schonbein en 1838.

1.2. ANTECEDENTES

La evolución de la geoquímica está relacionada con el trabajo de Clark en 1924, quién compila análisis químicos de muestras geológicas en su trabajo Data of Geochemistry. Luego Goldschmidth presentó el estudio de las leyes de la distribución geoquímica de los elementos (reglas del isomorfismo) en su libro Geochemistry. Posteriormente Vernadzky fundó en Rusia la biogeoquímica, continuó Fersman e hizo énfasis en la utilización de la Tabla Periódica de Mendelev, aplicada al pensamiento geoquímico. Rankama ySahama presentan en 1950 su obra Handbook of Geochemistry. Shaw con su obra Interpretation Geochemique des elements en traces dans les roches cristalines. Barnes escribe la obra Geochemistry of Hidrotermal ore Deposits. Luego Krauskopf con el trabajoIntroduction to Geochemistry, dedicado al estudio químico de

los procesos geológicos. Algunas otras obras son Principios de Geoquímica de Mason, Geochemistry de Wedephol, Geochemistry in Mineral Exploration de Hawkes and Webb, Geochemistry deLevinson y A Simplified Statistical Treatment of Gechemical Data by Graphical Representation de Lepeltier, entre otros.

Los primeros trabajos de exploración se realizaron en Rusia para la búsqueda de los recursos naturales y la planificación del desarrollo industrial. Sobresalen las investigaciones de Fersman, Solovov, Sergeyev, Ginzberg hasta V.M. Goldschmidth. Los trabajos de prospección continuaron con Warren y Delavault en la Universidad de British Columbia. En 1947 Hawkes y Lakin iniciaron trabajos de prospección en el Servicio Geológico de Estados Unidos, actividades que continuaron en los Servicios Geológicos de Canadá, Inglaterra, Francia y el mundo occidental.

Colombia, la mayoría de los trabajos comenzaron con una prospección regional, utilizando mapas deficientes desde escala 1:100.000 hasta 1:25.000 con restitución topográfica del Dane, análisis de imágenes de radar y fotografías aéreas, e iniciando actividades con estudios de orientación desarrollados cerca a sitios de minas conocidas para definir el mejor contraste geoquímico, teniendo en cuenta un ambiente tropical. El muestreo geológico y geoquímico en el campo estuvo restringido a los cauces de ríos, quebradas y algunas trochas abiertas a lo largo de los filos.

Los resultados fueron positivos para localizar anomalías de la categoría pórfidos cupríferos, partiendo de la dispersión de los elementos móviles que constituyen cada mineralización. Se localizaron anomalías tales como Murindó, Acandí, Pantanos en la Cordillera Occidental (Guarín y Álvarez, 1977) y Mocoa en la Cordillera Central. Todavía son numerosas las anomalías que deben ser comprobadas y varias las áreas de interés en cuanto a los recursos minerales, en donde la exploración geoquímica no se ha utilizado.

Hasta ahora, se han identificado varias zonas anómalas para Metales Base (principalmente Cu, Pb, Zn) y Metales Precios asociados (Au, Ag, PGE). Proyectos específicos se han orientado a la búsqueda de Metales de la Industria del Acero (Fe, Mn, Cr, Ni) y Minerales Especiales (Ti, REE, Hg, Sb, As).

CAPITULO 2. CONCEPTOS BÁSICOS

Aunque los métodos y parámetros de una Exploración Geoquímica son descriptivos, las rocas ígneas (los magmas que les dieron origen), sin descartar otros orígenes como volcánico y sedimentario para algunos minerales, han sido consideradas las fuentes principales de los Minerales Metálicos; evidenciados por las distintas asociaciones físicas de minerales en varios Depósitos (Figura 2).

En este capítulo se presentan varios principios y conceptos básicos utilizados en geoquímica.

Principios Químicos

Las sustancias puras son elementos ó compuestos. Estos últimos son grupos de átomos, moléculas o iones.

La cantidad de materia es la masa; la masa por unidad de volumen es la densidad

ION - Los átomos que han perdido o ganado un electrón de la envoltura exterior, ya no son átomos, son iones.

Ion con carga eléctrica positiva se llama Catión y se determina con un signo positivo como superíndice

Átomo de sodio (Na) catión de sodio Na+

Ion con carga eléctrica negativa se llama Anión y se determina con un signo negativo

Átomo del cloro (Cl) Anión del cloro Cl-

La transferencia de un electrón, que deja iones de carga opuesta en íntimo contacto, produce un fuerte Enlace químico entre los iones, esto se denomina enlace iónico, se forma por transferencia de electrones.

Electrones Compartidos

Los átomos dotados de cuatro o cinco electrones en la envoltura exterior no forman iones fácilmente y más fácil comparten electrones que transferirlos. Los enlaces que mantienen átomos unidos cuando se comparten electrones se llama enlaces covalentes, para distinguirlos de los iónicos y de otras clases de enlaces.

La distribución del contenido de los elementos que componen la corteza terrestre se mide en %, ppm, gr/ton y ppb. Los elementos que suman el 99%, por su alto contenido (la medida es en %) se llaman elementos mayores y son los siguientes:

O2 (46.4), SiO2 (28.2), Al2O3 (8.2), FeO (3.1) Fe2O3 (2.5), CaO (4.1), Na2O3 (2.4), MgO (2.3), K2O (2.1), P2O5 (0,1).

El resto de los elementos de la tabla periódica suman el 1%, para llegar al 100%, se denominan elementos menores y trazas, los cuales se mencionan a continuación. Porcentajes medidos en cerca de 5.000 datos de rocas, confirmados por Daly (1933),Goldschmidt (1952), entre otros:

Ti, Mn, F, Ba, Sr, S, C, Zr, V, Cl, Cr, Cu, Rb, Ni, Zn, Ce, Y, Nd, La, Co, Sc, Li, N, Nb, Ga, Pb, B, Th, Sm, Gd, Pr, Dy, Yb, Au, Ag, Mo, Sb, As, Be, Bi, Cd, Pd, Pt, Os, Ir, Ru, W, Sn, entre otros.

Tabla Contenido Promedio, normal, de algunos Elementos Trazas y su Utilidad en Exploración (Tomado de Rose et al., 1979)

Elemento

Contenido enSuelos (ppm)

Unidades LitológicasTípicas

MovilidadSuperficial

Utilidad enExploración

Antimonio

1 Baja Indicador

Arsénico 10 Sombrero de Hierro Intermedia Indicador Au

Bario 300 Arenisca Baja

Berilo 1 Granito Alta Uso Ocasional

Boro 30 Granito Moderada Para Boratos

Bismuto 1 Granito Baja

Cadmio 100 ppb Arcillolitas Negras Alta Depósitos de Zn

Cromo 45 Ultramáficas Baja Arenas Negras

Cobalto 10 Ultramáficas Moderada Diversos Usos

Cobre 15 Igneas básicas Moderada Diversos Usos

Fluor 300 Igneas Alcalinas Alta Depósitos de F

Oro 1 ppb Arcillolitas Negras Baja Depósitos de Au

Plomo 15 Arenisca Baja Uso General

Litio 20 Granito Moderada Depósitos Sn

Manganeso

300 Moderada Asoc.a Cu,Ni,Co

Mercurio 50 ppb Alta Indicador

Molibdeno

3 Arcillolitas Negras Moderada Uso general

Níquel 17 Ultramáficas Baja Uso General

Platino 1 ppb Ultramáficas Muy Baja

Tierras Raras

30 ppb Arenas Costeras Muy Baja

Selenio 300 ppb Arcillolitas Negras Alta Poco Uso

Plata 100 ppb Alta Difícil de usar

Teluro 10 ppb Intrusivas Acidas Baja Difícil usar

Talio 200 ppb Baja Au Epitermal

Estaño 10 Granitos Muy Baja Arenas Negras

Tungsteno

1 Granitos Muy Baja Schelita en rayosultravioleta

Uranio 1 Fosforitas Muy Alta Contador Geiger

Vanadio 55 Igneas máficas Moderada Poco Uso

Zinc 35 Arcillolitas Negras Alta Uso General

Zirconio 270 Igneas Alcalinas Muy Baja Poco Uso

2.1. CICLO GEOQUÍMICO

FIGURA 1. Ciclo Geoquímico de las Rocas

La distribución de los metales en las rocas ígneas sigue en general las Reglas del Isomorfismo de Goldschmidth donde se dice que para lograr un reemplazamiento iónico entre dos elementos, se resumen en los siguientes principios:

La sustitución es posible si dos iones tienen igual radio ( r ) e igual valencia ( v ), de tal manera que hacen parte de una fase sólida en cantidades proporcionales a las que se presentaron en la fase liquida.

Mo 4+ r = 0.70 --- W 4+ r = 0.70

Un Ion puede sustituir a otro, si los radios ( r ) son semejantes y las valencias ( v ) iguales. El de menor radio se acumula con preferencia en la fase sólida, extensivo a un menor punto de fusión para el mineral que se forma.

Cu 2+ r = 0.72 --- Zn 2+ r = 0.74

Si dos iones tienen radios (r) iguales o semejantes y las valencias ( v ) son diferentes, el ion de mayor valencia entra primero a la estructura del mineral.

Cr 3+ r = 0.63 -- Ni 2+ r = 0.69

Si dos iones tienen radios y valencias similares, el de menor electronegatividad (e) será incorporado primero a la estructura del mineral.

Co 2+ r = 0.72 e= 1.7 --- Cu 2+ r = 0.72 e = 2.3

Un elemento menor puede sustituir a uno mayor, si los radios ( r ) no difieren en más del 15%.

Mg2+ r = 0.66 e = 1.2 --- Fe2+ r = 0.64 e = 1.8

Si dos iones con radios (r) similares y sus valencias (v) no difieren en más de una unidad, puede ocurrir la sustitución.

K 1+ r =1.42 -- Ba 2+ r = 1.43

De dos iones que ocupan la misma posición en una estructura, el de menor radio es el que forma enlaces más fuertes con sus vecinos.

La sustitución de un Ion por otro puede ser limitada si los enlaces formados difieren en sus enlaces covalentes.

Fe 2 + r = 0.64 e = 1.8 --- Mg 2+ r= 0.66 e = 1.2

Formación de Depósitos

Es posible que un magma genere Depósitos porque presenta altos contenidos en un elemento específico y a la inversa, puede haber dado lugar a Depósitos porque se separaron algunos metales debido a la influencia de varios factores.

Por ejemplo el Sn y Ta está asociado a granito; Nb, Zr, Th y REE a rocas alcalinas; metales preciosos y metales base en rocas ácidas e intermedias. Además de metales ferrosos en rocas máficas y ultramáficas, metales especiales en rocas graníticas metamorfoseadas.

La mayoría de las manifestaciones minerales, al igual que las formaciones rocosas superficiales, reciben los efectos de los agentes de meteorización, lo cual permite su transformación, transporte y acumulación en diferentes ambientes geológicos. La respuesta de los materiales geológicos a los agentes y procesos meteóricos es diferencial, modelos de evolución superficial que incluyen formas de dispersión. La meteorización, fase del ciclo geoquímico, actúa mediante procesos químicos (contacto con el agua, oxígeno y dióxido de carbono) y procesos físicos (mecánicos) como partición y desintegración en partículas más pequeñas.

Los procesos físicos generan fragmentos más pequeños y son los responsables de la desintegración de las rocas y minerales. Contrario a la acción química que origina inestabilidad

de los minerales por reacciones de intercambio iónico, hidrólisis, hidratación, oxidación y reducción entre otros.

Las diferentes características de los elementos químicos, dependiendo de la medida del potencial iónico definen el comportamiento de los elementos durante el ciclo geoquímico exógeno, principalmente su solubilidad. Se generan minerales clasificados comoinatacados, hidrolizados, oxidados, reducidos, precipitados y evaporados.

Todas las rocas y mineralizaciones presentan contenidos variables en elementos de afinidad metálica (metales preciosos, metales básicos, metales ferrosos y metales especiales). De tal manera, que al ser atacados por los procesos de meteorización se desintegran, son liberados y transportados en solución por las aguas circulantes superficiales y subterráneas. En el primer caso, constituyen los sedimentos activos.

CLASE 2

Cada una de las rocas formadas bajo condiciones normales presenta una composición media (background) en sus elementos químicos. Caso contrario si están mineralizadas, superiores al promedio, los contenidos serán anormales, lo que podría insinuar la existencia de una anomalía en la zona de estudio. La variación en el contenido de los elementos en un ambiente exógeno depende de las condiciones que controlan la estabilidad de los minerales, tales como el pH, Eh y la abundancia de los iones en las soluciones acuosas con los cuales están en contacto.

La fase estable dominante es PbCO3, que se hace más inestable si las condiciones ambientales son más ácidas. El PbCO3 tiene un elevado producto de solubilidad y cuando este mineral se encuentra en aguas superficiales, se observan altas concentraciones de Pb.Por otra parte, cuando el azufre es abundante se forman los compuestos indicados en el diagrama de la derecha. Bajo condiciones reductoras (bajo Eh) el PbS es la fase estable. El sulfuro de plomo se forma en estuarios y medios marinos donde los sulfatos se reducen a sulfuros que reaccionan con plomo para formar sulfuro de plomo (insoluble). Por tanto condiciones ambientales que provoquen un aumento del potencial redox, podrían originar la inestabilidad del sulfuro de plomo, con una subida de la concentración de plomo disuelto.

Tabla que Plant y Raiswell (1983) han desarrollado sobre la movilidad de los metales pesados y elementos asociados en función de las condiciones de pH y Eh.

Movilidad relativa de los metales pesados según el Eh y pH del suelo

Movilidad Oxidante Ácido Neutro y alcalino Reductor

Alta Zn Zn, Cu, Co, Ni, Hg, Ag, Au

Media Cu, Co, Ni, Hg, Ag, Au, Cd

Cd Cd

Baja Pb Pb Pb

Muy baja Fe, Mn, Al, Sn, Pt, Cr, Zr

Al, Sn, Pt, Cr

Al, Sn, Cr, Zn, Cu, Co, Ni, Hg, Ag, Au

Zn, Cu, Co, Ni, Hg, Ag, Au, Cd, Pb

Óxidos e hidróxidos de Fe y Mn.

Juegan un importante papel en la retención de los metales pesados. Tienen una alta capacidad de fijar a los metales pesados e inmovilizarlos. Además, estos compuestos se presentan finamente diseminados en la masa del suelo por lo que son muy activos. Los suelos con altos contenidos de Fe y Mn tienen una gran capacidad de adsorber metales divalentes, especialmente Cu, Pb y en menor extensión Zn, Co, Cr, Mo y Ni.

Carbonatos.

La presencia de carbonatos garantiza el mantenimiento de altos valores de pH, en los que como ya hemos visto tienden a precipitar los metales pesados. El Cd, y otros metales, presenta una marcada tendencia a quedar adsorbido por los carbonatos.

Salinidad.

El aumento en salinidad puede incrementar la movilización de metales pesados por dos mecanismos. Primeramente los cationes asociados con las sales (Na, K) pueden reemplazar a metales pesados en lugares de adsorción. En segundo lugar los aniones cloruro pueden formar complejos solubles estables con metales pesados tales como Cd, Zn y Hg. Tienden a dar suelos de pH básicos.

Forma de retención en el suelo Disponibilidad relativa

Iones en solución del suelo Fácilmente disponible

Ión en complejo de cambio Relativamente disponibles pues estos metales, por su pequeño tamaño y altas cargas, quedan fuertemente adsorbidos

Metales quelados por compuestos orgánicos Menos disponibles

Metal precipitado o coprecipitado Disponible sólo si ocurre alguna alteración química

Incorporado a la matriz biológica Disponible después de la descomposición

Metal en la estructura mineral Disponible después de la meteorización

2.2. MOVILIDAD DE LOS ELEMENTOS EN EL AMBIENTE ENDOGENO Y EXOGENO

Los factores que participan en la movilidad de los elementos, son una ayuda para identificar directa o indirectamente un Depósito, dependen en gran medida de:

Tipo y tamaño del depósito.

Composición y tenor de la mena, si aflora y está sometido a procesos erosivos o está oculto.

Contraste geoquímico del depósito con la roca de caja.

Presencia de barreras geoquímicas para los elementos de interés económico.

Movilidad de los elementos en un ambiente oxidante o reductor.

Ambiente natural y geoquímico existente.

Técnicas analíticas e imágenes satelitales usadas para su identificación.

2.2.1. Movilidad en el Ambiente Endógeno, Dispersión Primaria.

La dispersión primaria generada bajo superficie, está relacionada a las rocas frescas, no meteorizadas.

La movilidad de los elementos en ambientes profundos (ambiente primario) esta influenciada por la temperatura y presión altas, restringida a la circulación de fluidos y bajo contenido de oxígeno libre. Los eventos volcánicos, aguas termales, minerales de alteración asociados y fenómenos similares pueden incluirse en este ambiente.

La determinación del contenido de los elementos en las rocas permite identificar patrones de dispersión primaria.

Los datos obtenidos pueden suministrar información adicional a la historia geológica del área y constituirse en una ayuda para la búsqueda de minerales de interés económico. Al estudiar las rocas es importante identificar el contenido de los elementos químicos presentes, los cuales se dispersan y generan aureolas indicadoras de alteración hidrotermal y zonación mineral alrededor del depósito mineral.

En aureolas desarrolladas en Depósitos epigenéticos, el contenido de metal en los fluidos hidrotermales, comúnmente disminuye en forma logarítmica al alejarse del Depósito.

Si la roca de caja está fracturada la variación puede ser más compleja. La dispersión más común en Depósitos epigenéticos corresponde a la migración hacia el exterior de los componentes de las soluciones mineralizantes (Figura 3).

FIGURA 3. Anomalía y Halos de Alteración en un Ambiente Primario

En los modelos de dispersión primaria las dimensiones de las aureolas varían desde unos pocos metros hasta varios kilómetros.

Los altos contenidos en material proveniente de aureolas o halos mineralizados, comparados con los valores de los mismos elementos en roca fresca constituyen un método de exploración, principalmente en la fase exploratoria orientada a comprobar el depósito y a calcular sus reservas. El obtener información positiva de una zona donde se presenta una dispersión primaria depende mucho del origen de ésta, de la escala del muestreo y del tipo de material analizado.

2.2.1.1. Patrones Singenéticos. Se caracterizan por una correlación positiva entre un tipo de roca específica, un elemento traza y su asociación directa con una categoría de mineralización. Aparentemente su origen es de la misma edad y se localizan en zonas específicas.

La asociación puede ser con una roca ígnea, un horizonte estratigráfico particular o una zona de contacto entre dos rocas diferentes; en el primer caso, el mineral resulta de una disminución del metal en la roca fundida. La mineralización puede corresponde a una segregación de metales formados por difusión o diferenciación en la roca ígnea que originalmente presentaba contenidos normales del mismo elemento traza.

- Provincia Geoquímica. Típicamente está representada por una distribución de altos contenidos de elementos químicos afines, asociada a un mismo ambiente geológico (rocas afines y más o menos de la misma edad) que domina en una área de varios kilómetros de extensión. Cuando se ubica la provincia geoquímica, justifica realizar una etapa de exploración más avanzada para determinar el contenido significativo económico.

Una provincia geoquímica se caracteriza por la presencia de uno o varios elementos químicos distribuidos en rangos de valores típicos y relacionados a depósitos minerales de interés económico, asociados a su vez con unas determinadas unidades litológicas.

Patrones de Dispersión Hidrotermal. Este tipo de dispersión está relacionada con la naturaleza y origen de los fluidos hidrotermales, los cuales se presentan en desequilibrio químico con las rocas vecinas. El resultado final es una difusión de los contenidos de metal en la roca de caja, generando aureolas que tienden a decrecer en forma logarítmica a mayor distancia del depósito. La dispersión ocurre por el flujo de soluciones mineralizadas a través de fracturas donde la dispersión tiende a formar una distribución más extensa e irregular de los metales, comparada con la difusión a través de un medio estático.

El contenido metálico en las zonas de alteración hidrotermal se presenta tanto como residuo de sulfuros, en minerales secundarios y en productos absorbidos, constituyendo un criterio importante en la evaluación geoquímica de las zonas alteradas.

En general, se presenta una migración de los metales a partir del depósito mineral, controlado en parte por gradientes de temperatura y presión, composición mineral del depósito, intensidad de las fracturas de la roca y estructuras, entre otras (Figura 4).

FIGURA 4. Representación de una Anomalía Geoquímica Hidrotermal

FIGURA 5. Presentación de Halos de Alteración Hidrotermal y su Relación con la Mena

Anomalía a través de la Roca de Caja. Se origina por la difusión de soluciones a través de un medio estático. Generalmente, muestra una distribución logarítmica decreciente a partir de la mena, pero cuando la roca caliente es muy permeable, puede ser menor la anomalía de los metales.

En el caso particular de valores altos, es una ayuda para conocer la aproximación a la anomalía significativa. Los patrones de dispersión de la anomalía no son simétricos, debido a los efectos desiguales de presión y temperatura, a la dirección de migración de las soluciones mineralizantes y a los cambios de las unidades litológicas.

Anomalía Puntual por Zonación. Se generan por la migración de algunos componentes de las soluciones mineralizantes, a través de fracturas y canales pre-existentes, durante el emplazamiento del cuerpo mineral. La dirección del movimiento del fluido estácontrolado por estructuras geológicas que pueden llegar hasta la superficie. La identificación correcta de este tipo de anomalías en rocas mineralizadas superficiales o halos de dispersión puntuales pueden suministrar información positiva hacia profundidad, para ubicar depósitos de interés económico.

Anomalía por Derrame. Originada por las mismas soluciones presentes en el Depósito mineral principal. Son una ayuda para determinar los canales de acceso de las soluciones e identificar zonas donde se ubican otros Depósitos más profundos. Este tipo de anomalías se traduce en varios valores altos cercanos al depósito principal y pueden constituirse en una ayuda indirecta para orientar las perforaciones hacia profundidad y poder localizar otros Depósitos no cortados por éstas. Esta clase de anomalías puede también unir Depósitos que están contiguos.

2.2.2. Dispersión Secundaria

La movilidad de los elementos químicos en ambientes superficiales (ambiente secundario) está relacionado directamente con los procesos de meteorización, erosión y sedimentación en la superficie de la tierra. Está caracterizada por baja temperatura, baja y constante presión, movimiento libre de soluciones y abundante oxigeno y agua, CO2 efectuándose principalmente en medios acuosos. Los patrones de movilidad de los elementos en los suelos están modificados por la topografía, la litología del basamento rocoso, la composición, tipo y madurez del suelo, la presencia de materia orgánica, la influencia de bacterias, la actividad bioquímica y el pH.

Los sedimentos activos y el agua superficial están influenciados por varios de los factores anteriores y en particular por el balance crítico entre las velocidades relativas de lixiviación y erosión, la madurez del sistema de drenaje, cambios climáticos, acumulación de materia orgánica y el pH. La dispersión secundaria generada por agentes superficiales es variable para cada elemento y se relaciona con la distribución alrededor de un Depósito.

Según la forma y la relación con la fuente de metales (roca, roca mineralizada), los patrones de dispersión secundaria se clasifican en halos o aureolas (la forma es simétrica con respecto a la fuente), abanicos y dispersión en forma lineal. Si la migración se ha desarrollado sobre su fuente, el patrón se denomina superyacente y lateral si está desplazada (Figuras 5).

Las anomalías secundarias producidas por lixiviación supergénica y la redistribución de los metales pueden en muchos casos complicar la interpretación. Esto ocurre principalmente hacia la superficie con los metales más móviles (Figura 6)

FIGURA 6. Delimitación y Reinterpretación de una Anomalía

Al meteorizarse las rocas y las manifestaciones minerales, sus componentes se erosionan y dispersan. Durante el transporte se originan un asentamiento selectivo diferente de los productos de la meteorización. Esta redistribución es controlada por las propiedades químicas de los elementos y por el medio.

Los factores que determinan el tipo y magnitud de la dispersión son:

- La solubilidad de la mayoría de los elementos, así como la estabilidad de sus compuestos, los cuales son sensibles al pH del agua. La mayoría de los metales son solubles en ambiente ácido y tienden a precipitarse como hidróxidos a mayores valores de pH. El Cu precipita entre pH 5 y 5,5 y el Zn por encima de pH 7 (Figuras 7 y 8). Los minerales de fases poco solubles, son de baja movilidad (cuarzo) y los de alta movilidad se disuelven en agua y viajan con ella aún en suspensión, las arcillas.

FIGURA 7. Relación entre Eh y pH

- Las soluciones ácidas procedentes de la meteorización y disolución de menas piritosas (el S se oxida y se forma H2S) precipitan gradualmente los metales de la mena disuelta (Figura 8).

Estabilidad de los Minerales en un Ambiente Exógeno

Un factor que limita la dispersión de los elementos es la co-precipitación.

Los principales son el hidróxido férrico y el MnO2, el Mo co-precipita con la limonita y lo fija en los sombreros de Fe en los pórfidos cupríferos, que son una guía de exploración. Estos mecanismos incluyen incorporación a la red cristalina, oclusión y adsorción.

Los fenómenos de adsorción propios del grupo de las arcillas pueden captar iones debido al cambio de bases y a la materia orgánica.

Cantidades importantes de SiO2, Al2O3 y óxidos hidratados de Fe y Mn pueden permanecer en solución coloidal. La neutralidad de la carga eléctrica por efectos de electrolitos causa la floculación y precipitación de estas suspensiones.

El proceso sulfato – sulfuro es de interés geoquímico y se desarrolla en aguas con poca circulación y con cantidades suficientes de materia orgánica para la actividad microbiológica. Las oxisales, principalmente el radical sulfato, son destruidas generando H2S. Está representado por la reacción:

C6H12O6 + 3 CaSO4 = 3 CaCO3 + 3 H2O + 3 CO2 + 3 H2S

La actividad anaeróbica es común en fondos oceánicos, el contenido de H2S puede llegar hasta 2 g/l, lagos salinos y pantanos. Es activa en campos petrolíferos y en rocas bituminosas.

Los metales sulfófilos (Fe, Cu, Zn, Pb, entre otros) son inmovilizados como sulfuros.

Este proceso puede ir acompañado por la disolución de rocas carbonatadas y por el blanqueamiento de las rocas. La primera se debe a la acción disolvente del CO2 que se originó por la destrucción de la materia orgánica, ecuación anterior. A veces se precipita SiO 2 y reemplaza al carbonato, como consecuencia de la barrera ácida formada por el exceso de CO2.

El proceso sulfato – sulfuro es responsable de la formación de Depósitos de sulfuros de Fe, Cu, Zn, Pb, entre otros. También puede generar carbonato de sodio, en lagos salinos y pantanos. La formación de compuesto se debe a la destrucción de los sulfatos, debido a que los aniones y bicarbonatos aumentan su contenido y el pH alcanza valores por encima de 10.

La generación de H2S es común en las rocas sedimentarias. Cuando las aguas subterráneas infiltradas a través de las rocas se ponen en contacto con aguas procedentes de estratos sedimentarios que contienen H2S, se originan una barrera geoquímica, con precipitación de sulfuros y la posible formación de un Depósito.

El Potencial Redox es responsable de la conducta de los elementos metálicos, ya sea determinando un cambio en el estado de oxidación del Ion que implique distinta solubilidad (Fe+2 soluble a Fe+3 que se hidroliza y forma Fe(OH)3 insoluble) o bien porque modifica la cantidad de otro elemento o radical con el cual el elemento reacciona, formación de S -2 a expensas de SO4

-2 en ambientes reductores, origina la precipitación como sulfuro del Fe.

La dispersión física debida a movimientos gravitatorios del suelo, como la reptación y deslizamientos, que entierran y cubren zonas caracterizadas por elementos con altos contenidos.

La circulación de agua subterránea puede contribuir a la migración de elementos con contenidos altos que representan una anomalía geoquímica.

La erosión glacial puede mover bloques mineralizados hasta grandes distancias.

La dispersión por efecto del viento en zonas áridas y semiáridas modifica la interpretación de los datos.

La geología es importante debido a factores físicos y estructurales que pueden controlar el paso de las soluciones mineralizantes.

El clima participa a través de las precipitaciones atmosféricas, de la vegetación y del suelo, por medio de dispersión mecánica y química.

El relieve controla la erosión y el movimiento del agua subterránea.

Los procesos biológicos, influyen por su capacidad para disolver y para traer a la superficie los elementos que captan con sus raíces.

La vegetación influye en la dispersión de los productos de meteorización. Crea un ambiente favorable a la solubilidad en las proximidades de las raíces y disuelve los elementos captados en el suelo, al caerse las hojas y morirse la planta. Los elementos son removidos por las aguas circulantes y algunos de ellos son captados por otros vegetales o por co-precipitación del Fe, Mn y Al en el suelo, principalmente en el horizonte B. También los microorganismos participan en la dispersión de los metales debido a la capacidad para modificar el pH y Eh del ambiente.

2.2.3. Barreras Geoquímicas

Corresponde a los obstáculos físicos y cambios químicos de los niveles superficiales que impiden una movilización normal del material fragmentario y de los iones presentes en una fase líquida. De tal manera, que las condiciones naturales son adversas y por ende la migración de los elementos químicos cambia drásticamente, originándose una variación en el contenido de los elementos que están migrando, según Perelman (1965). En algunos casos, la variación hacia contenidos altos constituyen Depósitos minerales secundarios de interés económico. Por el contrario cambios graduales hacia valores bajos, por las nuevas condiciones de migración generan zonas estériles o Depósitos de baja ley. Las barreras geoquímicas se clasifican en singenéticas, diagenéticas y epigenéticas.

También los cambios en la migración del material fragmentario y los elementos en forma iónica, debido a las barreras geoquímicas, pueden obedecer a fenómenos físicos, fisicoquímicos y biológicos (Figura 9).

a. Físicos. Se originan cuando la velocidad del agua cambia bruscamente, generalmente por el cambio de pendiente de la superficie deslizante. Son típicos los procesos de asentamiento y sedimentación de material fragmentario, minerales. En éste caso se favorece la formación depósitos de placeres aluviales generalmente caracterizados por la presencia de minerales de alto peso específico, tales como Au, platinoides, casiterita, circón, ilmenita, minerales con REE, entre otros.

Las barreras físicas también pueden controlar y delimitar los halos de dispersión secundaria, formados en torno a un Depósito mineral.

b. Fisicoquímicos. Se deben a factores como pH y Eh. Los principales son de tipo:

Oxidación, para el Fe, Mn, Co y S. Se presenta por el contacto entre agua subterránea y agua superficial rica en O2.

Reducción con H2S, para el V, Fe, Cu, Co, As, Se, Ag, Ni, Zn, Cd, Pb y U.

Sulfato y Carbonato, para Ca, Sr y Ba. Contacto entre aguas sulfatadas o carbonatadas con agua neutra.

Alcalino, para el Ca, Mg, Sr, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd y Pb.

Ácido, para el Sio2.

Evaporación, para el Li, N, F, Na, Mg, S, Cl, K, Ca, Zn, Sr, Rb, Mo, I y O.

Adsorción, para Mg, P, S, K, Ca, V, Cr, Co, Ni, Cu, Rb, Mo, Zn, As, Hg, Pb, Ra y U provenientes de aguas subterráneas.

c. Biológico. Propios de los suelos, pantanos y en general de zonas donde la actividad orgánica es fundamental. Originan depósitos de carbón, turba y posiblemente Depósitos metalíferos.

2.2.4. Elementos Indicadores (Pathfinders)

Cada manifestación mineral se caracteriza por una asociación geoquímica de elementos que la tipifica, algunos de los cuales son principales y de interés económico (Tabla). Los demás son secundarios formados por la meteorización de los Depósitos minerales, constituidos por óxidos hidratados de Fe, Mn, arcillas y minerales metálicos secundarios, cuya cantidad depende de los iones presentes en las soluciones, del pH y Eh. En exploración ambos grupos de elementos pueden servir de indicadores.

Cuando los elementos principales no se comportan como guías para localizar la mineralización, se pueden reemplazar con los elementos asociados, en cuyo caso serían indicadores o pathfinder. Estos pueden ser los mismos elementos de interés económico presentes en la misma mena, en la ganga y pueden ser elementos mayores o trazas.

Los elementos indicadores existen en las corrientes en forma soluble o en suspensión. Son transportados como iones solubles simples, iones inorgánicos complejos, sales complejas orgánicas solubles y iones absorbidos en partículas coloidales en suspensión o captados por materiales orgánicos y microorganismos.

FIGURA 9. Ambientes que participan en la Movilidad de los Elementos Químicos

La Tabla 1 presenta la movilidad de varios elementos en ambientes superficiales.

Movilidad de los Elementos en Ambientes Superficiales

100 M

K = ------------

a N

Nota: K = Potencial Ionico, M = Contenido del elemento en el agua (mg/l), a= Residuo del mineral total en el agua (%), N = Contenido del elemento en la roca (%)

Tabla 2. Elementos con Afinidad Geoquímica y Elementos Guías Asociados usados en Exploración de Depósitos (Tomado de Rose et al., 1979; Beus and Gregorian, 1977)

CATEGORIA de DEPÓSITO COMPONENTES MAYORES

ELEMENTOS ASOCIADOS

Depósitos Magmáticos:

Depósitos de Cromita (Bushveld) Cr Ni, Fe, Mg

Magnetita en Estratos (Bushveld) Fe V, Ti, P

Sulfuros de Cu-Ni inmiscibles Cu, Ni, S PGE,Co,As,Au

Oxidos de Fe-Ti inmiscibles (Lago Allard) Fe, Ti P

PGE-Ni-Cu en intrusiones estratificadas PGE, Ni, Cu Sr, Co, S

Carbonatitas con Nb-Ta (Oka) Nb, Ta Na, Zr, P

Pegmatitas con REE Be, Li, Cs, Rb B, U, Th, REE

Depósitos Hidrotermales:

Pórfidos Cupríferos (Bingham) Cu, S Mo,Au,Ag,Cu, Zn

Pórfidos Molibdeníferos (Clímax) Mo, S W, Sn, F, Cu

Skarn con Magnetita (Iron Springs) Fe Cu, Co, S

Skarn con Cu (Yerington) Cu, Fe, S Au, Ag

Skarn con Pb-Zn (Hanover) Pb, Zn, S Cu, Co

Skarn con W, Sn y Mo (Bishop) W, Mo, Sn F, S, Cu, Be, Bi

Venas con metales base Pb, Zn, Cu, S Ag, Au, As, Sb,Mn

Greisens con Sn – W Sn, W Cu, Mo, Bi, Li,F,B

Venas con Sulfuros de Sn Sn, S Cu, Pb, Zn, Ag, Sb

Venas con Co, Ni y Ag (Cobalt) Co, Ni, Ag, S As, Sb, Bi, U

Metales Preciosos Epitermales Au, Ag Sb, As, Hg, S, Cu

Metales Preciosos en rocas sedimentarias (Carlin)

Ag, Ag As, Sb, Hg, W

Venas con Au (Archaen) Au As, Sb, W

Mercurio Hg, S Sb, As

Venas Con U en Granitos U Mo, Pb, F

Uranio asociado a Disconformidades U Ni, Se, Au, Pd, As

Cobre en Basaltos (Tipo Lago Superior) Cu Ag, As, S

Sulfuros Masivos con Cu asociados a Vulcanítas

Cu, S Zn, Au

Sufuros Masivos con Zn-Cu-Pb asociado a Vulcanitas

Zn, Pb, Cu, S Ag, Ba, Au, As

Formaciones de Fe con Au – As Au, As, S Sb

Valle del Misisipi con Pb-Zn Zn, Pb, S Ba, F, Cd, Cu, Ni

Uranio en Areniscas F Ba, Pb, Zn

Cobre en Capas Rojas U Se, Mo, V, Cu, Pb

Valle del Misisipi con Fluorita Cu, S Ag, Pb

Depósitos Tipos Sedimentarios:

Cobre en Arcillas (Kuperschiefer) Cu, S Ag, Zn, Pb, Cd, Ni

Cobre en Areniscas Cu, S Ag, Co, Ni

Uranio en Calcáreos U V

2.2.5. Referencias

BERGER, B. AND BETHKE, P. (EDITORS), 1985. Geology and Geochemistry of Epithermal System. Reviews in Economic Geology, Volume 2, Society of Economic Geologists, 298 p.

GOLDSCHMIDT, V. 1954. Geochemistry. Clarendon Press, 730 p., Oxford.

LEVINSON, A., 1980. Introduction to Exploration Geochemistry. Second Edition, Applied Publishing Ltd, 924, pp. Illinois.

MASON, B.,1960. Principios de Geoquímica. Editorial Omega, S.A., 332 p., Barcelona.

OYARZUN, J., 1977. Geoquímica. Notas de Clase inéditas

RANKAMA, K. y SAHAMA, Th., 1962. Geoquímica, Editorial Aguilar, 862 p., Madrid.

ROSE, A., HAWKES, H. AND WEEB, J., 1980. Geochemistry in Mineral Exploration. Second Edition, Applied Publishing, Academic Press, 657 p.

Exploración Litogeoquímica.

Muchos geoquímicos refiere el término Litogeoquímica en lugar de geoquímica de rocas o petroquímica, la cual es más referida a las rocas en su contexto estricto, estudiando su evolución con base a las relaciones relativas entre elementos químicos a partir de relaciones de contenidos de elementos graficados como los triángulos AFM, SPIDER, y muchos otros que permiten conocer la evolución mineralógica del planeta, sus procesos y mezclas de componentes mánticos o litosféricos.

La Litogeoquímica en exploración nos ayuda a la determinación de signos con base a contenidos de elementos químicos, los cuales estarían relacionados espacialmente con mineralización. Los cambios químicos en las rocas, causado por mineralización puede ser fácilmente determinado por los Halos mineralógicos que se crean. Fundamentalmente los análisis de rocas y su composición desde hace tiempo se efectúa para el estudio de las zonas de alteración hidrotermal.

La Litogeoquímica ha recibido más atención en los países occidentales desde los años 70, fundamentalmente para distinguir entre provincias o formaciones de rocas de carácter productivo o estéril en el concepto de los recursos minerales, usando los resultados analíticos como valores absolutos para delinear anomalías. Más tarde el tratamiento estadístico extensivo con la ayuda de la computación ha permitido un mejor entendimiento de la conducta y significado de la toma de datos analíticos agrupados en multi elementos, tal como es el análisis de factores. Los geoquímicos rusos han desarrollado métodos muy prometedores usando la combinación de los cocientes de todo tipo de elementos con una gran cantidad de análisis químicos cuantitativos.

La litogeoquímica aun no ha podido realmente ofrecer un resultado exacto en la exploración de depósitos minerales, y no ha contribuido al descubrimiento de un nuevo depósito mineral. Sin embargo, la Litogeoquímica va teniendo cada día mayor aceptación dentro de las compañías de exploración mineral, aunque desafortunadamente no está bien documentada la información acerca de casos precisos de aplicación. La mayoría de ellos se refieren a análisis de muestras de rocas que han sido tomadas en zonas de mineralización conocida que han sido descubiertas por otras técnicas, de aquí se han podido definir un grupo de parámetros que podrían definir solo este tipo de mineralizaciones.

El trabajo futuro de esta técnica estará centrado en una intensiva reinvestigación litogeoquímica de los depósitos minerales principalmente conocidos, fundamentalmente para los que no afloran. Además de esto la Litogeoquímica tiene la ventaja de que las muestras son poco susceptibles a ser contaminadas. En cambio tiene la desventaja de los altos costos de preparación de muestras e incluso de la toma de la misma, la cual en todo caso debe corresponder a un material no alterado. Esto es un trabajo difícil en las zonas tropicales donde el efecto del intemperismo hace difícil la toma de muestras representativas de una roca determinada.

Otro problema de la toma de muestras de roca para geoquímica sucede en áreas extensas donde existen varios tipos de rocas y es muy difícil la determinación de la representatividad de los elementos químicos por su contenido en estas diferentes rocas.

La mayoría de los estudios litogeoquímicos se hacen teniendo en cuenta el contenido de los elementos en la roca total para elementos determinados. Estos muestreos se pueden hacer a través de fragmentos sueltos, recolección de muestras sistemáticamente a través de canales, o cualquier otro método de muestreo de rocas. Cualquiera de estos requiere un estudio previo de escogencia del sitio y tipo de muestreo. La representatividad del material es un factor el cual se somete a un estudio muy intenso. Por ejemplo, determinar las características de los elementos trazas y encontrar, y determinar un elemento que nos sirva de huella de un proceso intrusivo se necesita al menos 15 muestras de rocas frescas, teniendo en cuenta que estas muestras deben pertenecer a un material homogéneo repartido en pocos kilómetros cuadrados, que pertenezcan a la misma facie del intrusivo y que sus resultados puedan ser mapeados en el campo.

En lugar del análisis de la roca total hay algunas variantes que se aplican en este tipo de estudios:

a. Análisis de un mineral particular en la roca, particularmente referido a los minerales accesorios, los cuales están en contenidos muy bajos, para lo cual se requiere la utilización de métodos de separación y concentración mineral.

b. Digestión química selectiva usando un agente químico reactivo específico con el objetivo de determinar la concentración de un elemento químico que aparece en una facie mineralógica concreta.

c. La determinación de los cocientes de isótopos estables y la composición de gas en las inclusiones gaso-líquidas, las cuales se refieren al estudio del agua, del CO2 y de otros compuestos salinos y ácidos dentro de estas burbujas incluidas en minerales de cuarzo principalmente, a partir de las cuales podemos reconstruir las características termoquímicas de los fluidos hidrotermales que han dado lugar a ciertos depósitos y de los cocientes isotópicos de plomo, los cuales distinguen entre zonas de enriquecimiento secundario de zonas de sulfuros masivos de otras que son estériles.

La Litogeoquímica empleada en separaciones minerales es común para biotita, turmalina, feldespatos, magnetita y circones. Sin embargo, estos no dan una clara idea de los problemas y cambios postmagmáticos los cuales han ocurrido durante los procesos mineralizadores entre ellos las alteraciones metasomáticas. De esto podemos decir que por ejemplo la moscovita puede tener 3 tipos genéticos dentro de una misma muestra lo cual responde al origen magmático, de reemplazamiento, y al hidrotermal.

Teniendo en cuenta el tamaño de la distribución de los patrones de elementos químicos de interés en las rocas, estas se pueden dividir en tres tipos fundamentales:

a. Patrones geoquímicos regionales de hasta algunos miles de kilómetros cuadrados para definir provincias geoquímicas de carácter magmático o sedimentario.

b. Patrones de escala local de pocos kilómetros cuadrados para determinación de zonas de alteración metasomática o hidrotermal o zonas con cobre porfídico.

c. Patrones a escala de minas de pocos metros dentro del cuerpo mineral.

Los elementos indicadores de anomalías a escala regional se refieren a procesos singenéticos. La sustitución isomórfica en los metales bases incluidos en los silicatos quedan incluidos en su red cristalina de varios magmas y en este sentido dejan su huella geoquímica regional.

A escala local y en minería las anomalías y los halos de dispersión tienen un origen epigenético provocado por los efectos de mineralización en la roca preexistente. Hay dos mecanismos que causan la dispersión epigenética de los elementos químicos desde la zona de mineralización hacia la roca de caja:

1. Por difusión a través de los fluidos en los poros.

2. Por infiltración o "leakage" por medio de fracturas o fisuras.

El primer mecanismo muestra un rápido decrecimiento logarítmico de su contenido cuando se aleja de la mineralización. Las aureolas de infiltración dan un patrón irregular en cuanto al decrecimiento de los valores, pero se extienden mucho más que las de difusión desde su fuente de origen.

EXPLORACIÓN A ESCALA REGIONAL

La exploración geoquímica de rocas a escala regional contribuye a la determinación de provincias geoquímicas con alto potencial metalogénico. Estas provincias se caracterizan por una inusual acumulación o agotamiento de ciertos elementos químicos en una o varios tipos de rocas. El término inusual se refiere a aquellos valores que difieren significativamente del promedio global de abundancia de los elementos químicos.

Por ejemplo, la delineación de interesantes intrusivos ha sido lograda a partir del estudio de concentración de elementos que juegan un roll en los procesos de diferenciación magmática debido a su carácter litósfilo. En el caso del estaño existe una clara distinción entre granitoides asociados con depósitos vetíticos de cuarzo y casiterita, de otros granitoides estériles. Los primeros tienen un contenido promedio de estaño de 15-30 ppm, mientras que los estériles sus valores son menores a 5 ppm. Económicamente también son interesantes los granitoides de estaño del tipo S, que son generalmente ácidos y muy enriquecidos en Li, F, Be, Rb, B y agotados en Ba, pero no hasta valores en los cuales no se pueda distinguir que son estériles para estaño. El potencial de los granitoides también se puede investigar teniendo en cuenta las relaciones isotópicas tales como K/Rb, Ba/Rb, entre otras las cuales indican la especialización del intrusivo.

En el caso de la distribución del Wolframio en los intrusivos, su distinción es no muy clara, sin embargo algunos autores han observado diferencias en las curvas geoestadísticas de diferentes intrusivos. La distribución de los elementos trazas W-Sn en ciertos granitos muestra la especialización multielementos lo cual puede realzar sus indicaciones en una zona interesante para la exploración.

Hay pocos ejemplos para el uso de la digestión química selectiva en muestras de rocas. Un buen ejemplo ha sido reportado en el cual se seleccionaron muestras de rocas ultrabásicas clasificadas en aquellas con minerales meníferos y otras totalmente estériles para sulfuros de cobre y níquel, la media encontrada de los valores analíticos mostró, por digestión selectiva unos altos valores de Cu Co, Ni y S.

El muestreo a escala regional de intrusivos ácidos cuarzo feldespáticos y de rocas porfídicas han mostrado la distribución de Cu y Zn en los distritos mineralizados. Sin embargo, los procedimientos de interpretación son mas complejos debido a la carencia de claras relaciones entre la distribución de los elementos trazas y los depósitos minerales. Todas las muestras fueron analizadas para Cu y Zn total, como también para sulfuros de estos mismos elementos mediante extracción selectiva. En este caso se determinó que el cobre estaba en el 60% en la fase sulfurosa y el zinc solo el 20%. Los valores de zinc como patrón regional y significativo se cree que tiene un carácter meramente metalogénico debido a la herencia y evolución antigua de estos macizos.

Los patrones a escala regional también son vistos en depósitos del tipo sulfuros masivos vulcanogénicos de dirección lateral a lo largo de horizontes exhalativos. La observación en estos tipos de depósitos ha podido determinar depósitos productivos y no productivos teniendo en consideración los contenidos de elementos subordinados como son el Fe, el Mg en contenidos altos y más bajos el de Na y Ca.

EXPLORACIÓN DETALLADA Y A ESCALA MINERA

Muchas más investigaciones geoquímicas se han hecho en la roca a esta escala. Las dispersiones mineralizadas en las rocas debido a las mineralizaciones ocurren en todo tipo de depósitos. Extensas dispersiones en la roca de caja ocurren en los depósitos estratiformes de

tipo sedimentario. No obstante, hay tres tipos de depósitos que han recibido una gran atención los cuales son:

a. Dispersiones alrededor de los depósitos sulfuros masivos vulcanogénicos.

b. Dispersiones de halos de alteración hidrotermal alrededor de los intrusivos.

c. Halos de difusión o infiltración alrededor de los depósitos vetíticos.

En estos años ha habido un auge en las investigaciones acerca de las dispersiones de oro en las rocas en el entorno a un depósito mineral. Los patrones de dispersión de estos elementos están asociados con halos de As, Sb, Bi, B, Ag y Te, y algunos metales bases.

a. Dispersiones alrededor de los depósitos sulfuros masivos vulcanogénicos.

Depósitos estrato controlados de origen volcánico muestran generalmente una dispersión lateral extensa de varios kilómetros. También muestran una dispersión de elementos de cientos de metros hacia la zona de contacto en el piso, pero que es menos extendida hacia el contacto del techo del depósito. A veces se muestran esquemas simplificados que muestran la forma de las anomalías alrededor de los depósitos de sulfuros masivos, lo cual se refiere a un enriquecimiento de Pb, Zn, Fe, Mn y Mg alrededor del depósito mientras que el Na y el Ca son de valores bajos. Para el Cu la dispersión en la zona del techo es de carácter negativo mientras que en la zona del piso es de carácter positivo.

b. Dispersiones de halos de alteración hidrotermal alrededor de los intrusivos.

Estos han sido estudiados alrededor de los depósitos de cobre porfídico. Es importante recordar las anotaciones de Govett (1983) con respecto a este caso.

"Alrededor de depósitos porfídicos son alrededor de 500 a 1000 metros y están naturalmente y fuertemente influenciados por la mineralización en zonas de alto K y Rb, de alteración potásica, y de relativamente alto Ca y Sr en la parte externa de la zona propilítica (amplia, alteración potásica de K y Rb y Ca y Sr agotados). En todos los casos el Cu y S tienen una anomalía positiva muy fuerte y que generalmente persiste en zonas alejadas de la mineralización. Hay una pronunciada dispersión de elementos químicos en la zona:

-Cu tiene un valor pico en las partes centrales del depósito.

-S tiene valores pico en la periferia de la zona menífera.

-Z y Mn generalmente tienen valores agotados sobre la mineralización pero dan anomalías positivas en la periferia.

-Mo da una anomalía positiva sobre la mineralización o sobre la periferia.

Una secuencia sonada en términos de picos positivos o negativos desde el centro de la mineralización hacia la parte exterior se comporta de la siguiente manera:

(+Cu, +Rb, +K, -Zn, -Mn, -Sr, -Ca) - (+S) - (+n, +Mn, +Ca, +Sr)

Es posible notar que el K y Rb, y especialmente el Cu y S dan una anomalía positiva a través de esta secuencia y sus valores comienzan a declinar cuando nos alejamos de la zona mineralizada."

Elementos químicos tales como Hg, F, B, y Cl son muy móviles dentro de circunstancias creadas a mucha profundidad donde se generen alteraciones hidrotermales, por lo tanto, estos muestran unas extensas aureolas de dispersión, aunque ellos representan una parte poco significativa de los depósitos minerales.

c. Halos de difusión o infiltración alrededor de los depósitos vetíticos.

Estos representan el más pequeño blanco de exploración. El mineral menífero precipita desde las soluciones hidrotermales dentro de un amplio rango de condiciones. Cuando solo tenemos en cuenta el decrecimiento de la temperatura y la presión en soluciones hidrotermales que ascienden a lo largo de una fractura o fisura en la roca, los elementos meníferos van precipitando a diferente profundidad. Alrededor de estas vetas suceden dos fenómenos de infiltración los cuales causan dispersión de fluidos mineralizados alrededor de la roca encajante, estos son:

- Infiltración por el eje, que es una dispersión por difusión de los fluidos por los poros.

- Infiltración vertical, favorecida por las fracturas y fisuras.

El primero de ellos da como resultado un halo en el cual los elementos químicos decrecen logarítmicamente desde la mineralización hacia afuera en escasas decenas de metros. El segundo fenómeno se extiende a mayor distancia dependiendo de varios factores, entre ellos la fracturación, la presión del fluido hidrotermal y también los gases como de mercurio, radón, entre otros a los cuales se les debe prestar especial atención.

Los resultados de los halos de ambos procesos forman unas dispersiones tipo tabaco. En depósitos piríticos de cobre se encuentran halos de Cu-Zn. También en las zonas contiguas a la mineralización se observan halos de Co y Mo y en la parte superior de la mineralización se observan halos de Pb y Ba.

EXTRACCIÓN PARCIAL CONTRA EXTRACCIÓN TOTAL

Es muy debatido el tema acerca del empleo de las técnicas analíticas que se refieren a la extracción de los elementos químicos desde las rocas a la hora de hacer una apreciación acerca de un contenido anómalo que refiere a la existencia de un depósito mineral. En tanto, es importante tener en consideración que cuando estamos efectuando un estudio regional, el contenido total de determinado elemento químico nos podría mostrar una especialización metalogénica regional. Sin embargo, cuando solo extraemos aquel elemento químico que aparece en compuestos minerales típicos de menas, estamos estudiando la existencia cercana de un depósito mineral.

ROCAS

Las rocas son una ayuda para localizar desde anomalías geoquímicas hasta provincias geoquímicas de alto potencial metalogénico asociadas a cuerpos intrusivos o extrusivos, provincias caracterizadas por acumulaciones inusuales (por encima del valor promedio, "background") de uno o más elementos químicos. Por ejemplo, hay patrones a escala regional, de sulfuros masivos de Cu-Zn y Cu-Pb-Zn a lo largo de horizontes exhalativos o anomalías alrededor de depósitos de origen sedimentario que pueden ser exploradas utilizando varias técnicas de muestreo, previo conocimiento de las unidades geológicas e interpretaciones estratigráficas.

La Prospección Litogeoquímica es una ayuda para determinar anomalías geoquímicas, utilizando rocas que pueden estar asociadas a yacimientos minerales. Desde luego que las anomalías pueden ser primarias, es decir contemporáneas a la formación del yacimiento, o secundarias originadas con posterioridad.

Durante el desarrollo de la exploración, utilizando rocas, se estudia el comportamiento y distribución de los elementos químicos y si la migración de éstos se refiere a una dispersión primaria, profunda (condiciones relativas de alta presión y temperatura), o si por el contrario la dispersión es secundaria y se realiza en o cerca de la superficie de la tierra (a baja presión y temperatura), propia de rocas meteorizadas. En este caso, es a través del fracturamiento y la porosidad de las rocas que se manifiesta el contenido alto de elementos químicos en la superficie. Ginzberg (1960) considera que la migración por difusión de los metales se reduce a unos pocos metros, incluso las aureolas primarias y la migración de soluciones se debe a procesos de infiltración, donde sólo los elementos más volátiles podrían penetrar como vapores en el espacio intersticial de las rocas y originar halos de dispersión mineralizante.

Por lo tanto, al hacer un muestreo detallado sobre una explotación minera se debe tener conocimiento de la movilidad de los elementos químicos alrededor de la mineralización. Por ejemplo, la presencia en superficie de soluciones hidrotermales que hacen parte de las zonas de alteración.

Parte del estudio es conocer lo siguiente:

- La dispersión alrededor de depósitos de sulfuros masivos vulcanogénicos

- La dispersión en halos de la alteración hidrotermal alrededor de cuerpos intrusivos

- La difusión de halos de alteración generada por elementos muy móviles As, Hg, Sb, Bi, B, F, Ag, Te y metales base asociados, alrededor de depósitos vetiformes.

- La presencia de halos o zonas de enriquecimiento superficial.

Teniendo en cuenta lo anterior es cuando se debe planificar el muestreo de rocas.

5.1.1 Toma de Muestras de Roca

El muestreo de rocas es una técnica útil principalmente en la fase de exploración semidetallada, detallada y geología de mina, aunque también se ha utilizado con cierto éxito en la exploración regional.

La toma de muestras es por lo general, tarea de uno a tres hombres para empacarla en sacos – bolsas apropiadas y rotularla debidamente con una etiqueta de identificación que debe coincidir con la misma codificación de la libreta y el mapa utilizado en el trabajo.

Todo tipo de muestras de roca que se tomen siempre debe estar referenciadas a un punto topográfico conocido, en el caso de muestras provenientes de minas éstas están referenciadas preferiblemente a la boca mina, normalmente no se toma el frente de trabajo ya que éste puede desaparecer.

De otro lado, en geología se recomienda tomar muestras representativas de las diferentes litologías presentes en el área. En el caso de encontrarse algún tipo de mineralización y zonas donde se reconozca alteración hidrotermal, se toman muestras de rocas, de manera que los dos tipos de muestras sean comparables entre sí, para conocer el rango de distribución de valores normales, anómalos y el contraste geoquímico. Es ideal tomar muestras de varias zonas y a diferentes distancias de las manifestaciones minerales, tratando de conectar la zona estéril con la zona anómala. La presencia de las aureolas desarrolladas en rocas es importante asociarlas a zonas de posible mineralización y a menudo hacer muestreos directamente donde se presentan exposiciones para llegar a caracterizarlas.

A veces no es posible realizar un muestreo completo de rocas en el área de estudio, debido a que están cubiertas parcialmente por suelos u otro material. En este caso, se pueden tomar muestras en los puntos donde se presenten, pero teniendo en cuenta que los datos obtenidos no necesariamente pertenecen a muestras in situ, ya que éstas pudieron haber sufrido transporte.

Entonces, los rodados de roca mineralizada son importantes para el explorador, ya que pueden indicar evidencias de mineralización aguas arriba del sitio donde se ubican, lo que constituye una guía valiosa en exploración.

Las rocas superficiales y las que provienen de perforaciones profundas son de vital importancia en los programas de Exploración Geoquímica. En el caso de una mena, los núcleos (corazones) provenientes de perforaciones exploratorias son la mejor ayuda para comprobar y delimitar la anomalía hacia profundidad.

Ahora bien, según la forma y tipo del depósito, es la manera de diseñar la toma de muestras, ya que existen menas en forma de vetas u otro tipo que cambian la distribución y el distanciamiento entre las muestras. En el caso de las mineralizaciones diseminadas, se toman en una dirección determinada y en el caso de las vetas a lo largo de éstas, cubriendo todo el ancho del cuerpo mineralizado. En galerías, en vetas de fuerte pendiente, la práctica más

conveniente es tomar las muestras en el techo de la galería. Generalmente, las muestras se toman en forma perpendicular al buzamiento.

En el caso de las mineralizaciones del tipo stockworks, las muestras se toman a lo largo de canales previamente trazados, cortando todas las venillas que se tienen, ya que son de muy poco espesor.

Si un depósito o zona de alteración hidrotermal presenta una anchura mayor a 1,5 m, la práctica conveniente es la de tomar dos o más muestras de cada de cada línea trazada, subdividiendo ésta en tal forma que ninguna muestra individual represente una anchura mayor a 1,5 m. Así una veta de 6 m de ancho se dividirá en cuatro secciones de 1.5 m, esto debido a la homogenización que se debe tener al hacer el muestreo de exploración.

La distancia entre las líneas de muestreo depende de la uniformidad de la mena, la distancia entre las muestras debe ser uniforme y cortadas con exactitud y la misma cantidad.

Aunque el techo y las paredes son los sitios indicados para tomar las muestras, puede ser que la mena sea extraída por encima de una galería, o que sea inaccesible o que se presente en el piso de la galería. De todas maneras, no es conveniente tomarlas en el piso por la contaminación o interferencia de vías de circulación de agua u otro evento. En éste caso, es práctico hacer huecos con perforación a percusión para tomar las muestras.

Otro Tipo de Muestras de Roca

Muestras de Roca, provenientes de voladuras. Una muestra tomada de una pila, después de una explosión sustituye algunas veces a muestras en canal. Se hace tomando varias muestras al azar, de diferentes niveles de la pila.

Muestras de Roca, provenientes de Vagonetas. Una palada de mineral de mena o una serie de fragmentos escogidos al azar o de acuerdo a un sistema preconcebido, se toma de cada vagoneta que sale del frente de la mina.

Muestras de Roca, provenientes de Perforación. Muestras provenientes de núcleos de perforación de distintos niveles son una ayuda para conocer el depósito a profundidad.

De otro lado el tamaño de la muestra depende del peso y de la ley promedio de los fragmentos más grandes. Las muestras al ser enviadas al laboratorio, se deben reducir de tamaño y en lo posible se debe conservar una muestra duplicada para efectos de otros análisis o en caso de pérdida de la muestra original.

Las muestras deben ser trituradas, cuarteadas, separadas y codificadas con la rotulación original, al ser enviadas al laboratorio.

Los resultados provenientes de los análisis químicos se deben agrupar por unidades litológicas y clasificarlos por rangos de clases, en cuanto a los contenidos, luego agruparlos en tablas, interpretarlos estadísticamente y representarlos en perfiles y mapas geoquímicos sobre bases topográficas y geológicas. De tal manera que se visualice la distribución del elemento estudiado.

A continuación se mencionan varias características a tener en cuenta al hacer un muestreo de rocas:

- Los tipos de muestras de roca pueden ser: fresca, meteorizada, alterada y mineralizada

- La roca mineralizada debe estar relacionada a la categoría del depósito

- El tamaño y carácter de la muestra puede ser: bloques, de un puño, fragmentos, esquirlas y ripio. Muestras tomadas a lo largo de un canal, trincheras y núcleos (corazón) longitudinales de perforación.

- Variación textural y homogeneidad de la roca

- Algunos elementos indicadores de depósitos minerales pueden ser: Au, Ag, (As, Sb, Ta, Bi), PGE, Cu, Pb, Zn, Cd, Mo, Sn, W, U, Be, Li, Ni, Co, Mn.

- Importancia de los minerales separados para los análisis. Efectos de meteorización, metamorfismo, alteración hidrotermal

- Parámetros básicos: valor medio ("background"), valor umbral "threshold", valor anómalo y contraste geoquímico.

- Técnicas de descomposición, total o parcial, y análisis químico de la muestra.

- Separación de minerales para análisis específicos.

- Identificación de la fuente y tipo de contaminación.

- Forma, homogeneidad y extensión de la anomalía.

CONCENTRADOS DE ARENAS NEGRAS

Los concentrados de arenas negras, aunque no son un estudio propiamente geoquímico, acompaña estas labores y de cierta manera se incluyen dentro de los mismos.

Mineral Dureza Densidad

relativa

Sistema

cristalino

Tamaño de malla

(mm)

Apatito 5 3,17-3,23 Hex. 0,15

Casiterita 6-7 6,8-7,1 Tetrag. 0,15-0,006

Cromita 5-6 4,3-4,6 Cúbico 0,29-0,10

Columbita 9 5,15-5,25 Rómbico Variable

Corindón 9 3,95-4,15 Hex. 1,2-0,50

Diamante 10 3,50-3,53 Cúbico Variable

Granate (var)

6,5-7,5 3,42-4,27 Cúbico 1,2-0,15

Oro 2,5-3,0 19,3 Cúbico 3,3-0,07

Hornblenda

5-6 3,0-3,3 Monoc. 0,25-0,07

Hiperstena 5-6 3,4-3,5 Rómbico 0,25-0,07

Ilmenita 5-6 4,5-5,0 Hex. 0,29-0,10

Cianita 4-7 3,56-3,68 Tri. 0,29

Leucoxeno Variable 3,5-4,5 Amorfo 1,2-0,07

Magnetita 5,5-6,5 5,17-5,18 Cúbico 1,2-0,15

Monacita 5,0-5,5 4,6-5,4 Monoc. 0,5-0,10

Olivino 6,5-7,0 3,27-3,37 Rómbico 0,25

Osmiridio 6-7 19-21 Hex. Variable

Rutilo 6,0-6,7 4,18-4,25 Tetrag. 1,2-0,07

Esfena 5,0-5,5 3,54 Monoc. Variable

Espinela (var)

7,5-4,6 3,6-4,6 Cúbico 1,2-0,15

Estaurolita 7,0-7,5 3,65-3,67 Rómbico 0,50-0,15

Tantalita 6,0-6,5 7,9-8,0 Rómbico Variable

Turmalina 7,0-7,5 2,98-3,20 Hex. 0,25-0,10

Wolframita 5,0-5,5 7,10-7,90 Monoc. Variable

Xenotima 4,0-5,0 4,59 Tetrag. 0,50-0,10

Circón 7,5 4,20-4,86 Tetrag. 1,2-0,07

Procedencia Mineral económico Paragénesis mineral

Rocas ultramáficas y máficas incluyendo piroxenitas y noritas.

Platinoides Olivino, enstatita, plagioclasas cálcicas, cromita, magnetitas titaníferas, ilmenita, espinela, augita,...

Granitoides, greissen y pegmatitas asociadas.

Casiterita, monacita, circón, rutilo y oro

Wolframita, feldespato potásico, cuarzo, topacio, berilo, espodumena, petalita, turmalina, tantalita, columbita, monacita, fluorita y esfena.

Basaltos Magnetita e ilmenita Piroboles, plagioclasas cálcicas y apatito.

Sienitas nefelíticas y rocas peralcalinas

Circón, tierras raras, minerales de uranio y torio

Ilmenita, magnetita, fluorita, piroboles, feldespatos y circón.

Aureolas de metamorfismo de contacto

Sheelita, rutilo, circón y gemas

Diópsido, grosularia, wollastonita, calcita, plagioclasa cálcica y epidota.

Kimberlitas Diamantes Ilmenita, magnetita, piropo, piroxenos, cianita, esfena y apatito.

Metamorfismo regional de alto grado

Oro, rutilo, circón y gemas Cianita, piroboles, cuarzo, sillimanita, almandino, feldespatos y apatito.

Ofiolitas Platinoides, cromita y magnetita

Granates cromíferos, piroxenos y olivino.

Carbonatitas Rutilo, ilmenita, magnetita, tierras raras, minerales de uranio, zirconio, torio y niobio

Feldespato potásico, calcita, piroboles, granates y apatito.

Escasa Baja Alta Muy alta

Pirrotina Wolframita Almandino Hematites

Blenda Scheelita Magnetita Limonita

Calcopirita Apatito Columbita Topacio

Cinabrio Grossularia Esfena Turmalina

Pirita Ortita Sillimanita Brookita

Olivino Diópsido Distena Anatasa

Aegerina Actinolita Baritina Leucoxeno

Augita Zoisita Perovsquita Rutilo

Biotita Epidota Ilmenita Espinela

Hornblenda Cloritoide Xenotima Platino

Estaurolita Monacita Oro

Casiterita Circón

Andalucita Corindón

Diamante

Resistencia a la alteración química de los minerales pesados

Baja Media Alta

Cinabrio Magnetita Espinela

Wolframita Apatito Ilmenita

Pirita Esfena Hematites

Scheelita Almandino Leucoxeno

Olivino Estaurolita Topacio

Augita Anatasa Rutilo

Hiperstena Monacita Turmalina

Baritina Distena Platino

Grossularia Casiterita Zircón

Fluorita Andalucita Corindón

Hornblenda

Oro Diamante

Diópsido Limonita

Columbita

Actinolita

Epidota

Capacidad de migración de los minerales pesados

Existen minerales que no son posibles de ser reducidos a soluciones y por otra parte poseen un peso específico que los hacen tener un comportamiento especial al ser arrastrado por las corrientes fluviales y depositarse a partir de una distribución regular, o cal se denomina placeres fluviales.

Además de esto existen recursos del subsuelo que no son propiamente minerales sulfuros y óxidos, los cuales son más propicios a ser reducidos. Este fenómeno produce una distribución irregular de los mismos en sedimentos y suelo, por lo tanto su reproducibilidad es muy insegura usando los procedimientos de muestreo regulares.

Los minerales de las arenas negras no se degradan o lo hacen muy escasamente, por tanto ellos mismos, y sus contenidos son indicadores de sus propios depósitos. Este es el caso de minerales como Magnetita (Fe), Casiterita (Sn), Scheelita-Wolframita (W), Ilmenita-Rutilo-Leucoxeno-Anatasa-Brookita (Ti), Apatito- Monacita (P), Zircón (Zr-REE), Minerales Nativos, Metales Preciosos (Au, Ag, Pt) y piedras preciosas, Granate.

También existen minerales pesados que aunque no son tan estables en condiciones de oxidación, su cercanía de la fuente de aporte permiten que sean registrados en las acumulaciones de placeres. Estos pueden ser la Pirita, Esfalerita, Galena, Calcopirita, Barita, entre otros que pueden ser concentrados y nos permiten establecen la dirección en que aparece la fuente.

Por otra parte, algunos tipos y variaciones de minerales de los denominados Minerales accesorios, constituyen verdaderos elementos “Pathfinder” que nos indican la existencia de determinada mineralización. Este es el caso de:

Determinación de depósitos vetíticos de oro en correspondencia con la presencia de zircones en los cuales el desarrollo cristalográfico en el cual predomina el prisma sobre la bipirámide señala una fuente hidrotermal con cierta afinidad aurífera.

La existencia del par Casiterita – Wolframita indican la presencia de depósitos al menos del grupo de los sulfuros de Base Metal

La Arsenopirita, asegura la presencia también de los depósitos de base Metal.

La turmalina Magnesífera (Dravita), en un gran indicador de Depósitos Tipo SEDEX estrato controlados y de Sulfuros Masivos.

La combinación de Apatito – Rutilo muy rojo indica depósitos Porfídicos.

Los concentrados pesados también son una importante herramienta en la exploración debido a la identificación de las formaciones geológicas señaladas por la mineralogía de los concentrados. Caso como el Granate son efectivos en rocas metamórficas.

Toma de Muestra

Preparación de Muestras

Métodos de Separación.

Flujos de trabajo.

Inspección bajo la lupa

DEPÓSITOS DE PLACER

Los depósitos de placer se han formado por la sedimentación y acumulación de material no consolidado transportado por ríos que fueron activos en épocas antiguas o en la actualidad. El proceso de transporte de material detrítico y minerales pesados de alto peso específico y resistente a la abrasión, es ocasionado por los ríos, hielo y viento o por la combinación de éstos agentes; el asentamiento de éstos minerales se origina por la acción de la gravedad. El desarrollo de estos depósitos depende del estado del ciclo geomorfológico, del clima, de la topografía y de las características del mineral buscado.

Los depósitos de placer se caracterizan por una mezcla de cascajo, grava, arena y principalmente por la presencia de minerales de alto peso específico, resistencia a la meteorización y abrasión, minerales resistatos que hacen parte de los sedimentos activos aluviales y coluviales. La movilidad de los detritos es física, la dispersión es muy baja y su concentración es por gravedad. La acumulación de minerales pesados en un depósito es muy irregular tanto lateral como verticalmente.

Los minerales de densidad entre 19.5 y 2.6 más típicos, presentes en los depósitos de placer son: oro, platinoides, casiterita, tantalita - columbita, wolframita, schellita, tantalita, ilmenita,

cromita, magnetita, rutilo, monacita, circón, diamante, zafiro, rubí, topacio, granates, turmalina, berilo y cuarzo y algunos minerales radioactivos, entre otros.

Estos minerales son principalmente el resultado de la degradación física y fragmentación, muy esporádicamente química (dilución y disolución), de rocas mineralizadas que al ser transportadas por agentes naturales, tales como: las aguas superficiales (depósitos de placer aluvial), las aguas marinas a lo largo de las líneas costeras (depósitos de arenas de playa), por el viento (placeres eólicos), o por el hielo (depósitos glaciares) llegan a ser selectivamente concentradas por la acción de la gravedad. También existentes depósitos de placeres fósiles o paleoplaceres, dado que estos procesos han actuado a lo largo del tiempo geológico.

Al hacer un estudio e interpretación de un depósito de placer aluvial se deben identificar las distintas direcciones que ha tenido la corriente principal a través del tiempo, delimitar los canales que han sido abandonados y que posiblemente presentan las “cintas” de minerales pesados, de los cuales hacen parte metales preciosos asociados, además de diseñar la clase de muestra y densidad y red de muestreo óptimo y la profundidad. La mayoría de los depósitos de placer presentan casi siempre una forma alargada que obedece a la dirección de la corriente que lo formó.

En la etapa de prospección se debe investigar la forma más aproximada de presentación y distribución de las “cintas” o sitios de máxima acumulación de minerales pesados (incluyendo metales preciosos), su continuidad, profundidad y espesor. Características básicas para diseñar su explotación.

Además, se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones:

· Los minerales clasificados como minerales pesados son de alto peso especifico, resistentes al desgaste y al transporte, resistatos, los cuales viajan sólo por tracción física. Por lo tanto, su presencia suele disminuir a lo largo del lecho y asentarse al cambiar de velocidad, por la presencia de barreras naturales o trampas físicas, o sea que la fuente puede estar cerca del sitio donde se colectan las muestras.

· El Tamaño de las partículas. Es práctica común tomar las muestras que comprendan la mayoría de los tamaños existentes en el depósito.

· Presencia y contenido estimado del mineral buscado, lo que justifica posteriores etapas de trabajo.

· Distribución errática. Si los depósitos de placer presentan oro disperso uniformemente, es suficiente una muestra representativa del depósito para estimar la potencialidad de éste. Los metales preciosos no se acumulan en sitios específicos, si no que se dispersan en el momento de asentarse y acumularse a lo largo de la superficie del lecho de una corriente, generalmente por los cambios repentinos que en la dirección y velocidad de la corriente.

Toma de Muestras de Concentrados en Batea

Al explorar un depósito de placer el objetivo básico es ubicar, conocer la forma, distribución y contenido de los minerales y metales preciosos asociados, de tal manera que con una inversión moderada se puedan extraer. Muchas veces el mineral de interés económico es el mismo que se utiliza como indicador, en otros casos se buscan minerales afines o asociados para ubicar el mineral que ofrece rentabilidad.

Al tomar una muestra individual se concentra el material, utilizando una batea con concavidad al interior (centro de gravedad) para que los minerales más pesados (la mayoría arenas negras

y metales preciosos) se vayan al fondo de la misma, al ser removido y disgregado todo el material original por el agua (Figura 25a y b).

Una muestra de concentrado en batea se debe tomar del material presente en las corrientes, siendo los sitios de muestreo más favorables las curvas del lecho de un afluente (donde la corriente pierde velocidad súbitamente), en sitios de acumulación de gravas, material areno - arcilloso, presencia de raíces y principalmente en el piso del cauce, donde se presentan barreras o trampas naturales (Figuras 24 a, b y 25). La muestra final de concentrado debe ser mínimo de 100 gr., se debe tener en cuenta el peso del material de cada bateada y el número de bateadas por muestra.

Concentrados en Batea a partir de Suelos

De otro lado, al explorar un depósito de placer aluvial se pueden colectar muestras individuales a lo largo de corrientes que drenan el depósito, o haciendo perfiles sobre paredes verticales de suelo, apiques y trincheras. En etapas más avanzadas se hacen perforaciones exploratorias, utilizando taladros que logran una mayor eficiencia debido a la toma de muestras que provienen de varios horizontes a profundidad. En éste último caso no se obtiene suficiente información del tamaño de grano en los distintos estratos, debido a que se tritura parte de la muestra y el tamaño de ésta es menor y no se tiene que excavar tanto volumen de material como se presenta en los apiques o trincheras.

Al hacer el muestreo de una pared o perfil de un depósito, siguiendo un canal a lo largo de la vertical, se debe limpiar la superficie para evitar contaminación de la muestra con material derrumbado. Antes de hacer el muestreo se deben reconocer varias características físicas y el espesor que identifica a los diferentes horizontes o estratos, hasta llegar al basamento, comúnmente llamado la base o “peña”. Al obtener el contenido total en el corte o perfil se determina si todo el material se lava, si es necesario extraer la cubierta de suelo ("descapote") o si se descarta el frente debido a los bajos contenidos del metal.

Si el material original que se quiere lavar y concentrar es muy voluminoso se utiliza una canaleta (caja de recepción) que incluye un canal alargado forrado al interior con un costal o tapete (canalón por donde se desliza el material), con barras colocadas en el piso en forma perpendicular (rifles) para que el material mezclado con agua pierda velocidad y la mayoría de los minerales pesados se asienten por gravedad sobre la superficie.

Separación y Concentración de Minerales Pesados, en una Canaleta Metálica.

La técnica de muestreo utilizando concentrados en batea va desde la fase de prospección hasta la exploración regional. Para tener éxito en el último caso se aumenta la cantidad de material de muestra, número de bateadas, por estación de muestreo.

Análisis de Muestras de Concentrados en Batea

Las muestras equivalentes a concentrados en batea se lavan con ácido clorhídrico diluido para eliminar la pátina generalmente de óxidos que recubren los granos, se secan lo más pronto posible para evitar la oxidación, luego se observan bajo el microscopio binocular para identificar e identificar los minerales a utilizar en los diferentes análisis químicos.

Por ejemplo, para separar oro del resto de minerales pesados en un concentrado en batea, primero se separa la fracción magnética con un imán de mano y luego mediante un botón de mercurio limpio se "agrupan" las partículas más finas de éste metal, se mezcla fuertemente hasta formar una amalgama y se coloca en un recipiente de vidrio al que se le agrega ácido nítrico diluido. Cuando el tamaño está reducido se pasa a un crisol pequeño de porcelana, se agrega ácido y se calienta sin dejar hervir. Luego la esponja de Au se lava con agua y se deja secar para pesarla en una balanza con capacidad para medir miligramos.

Para conocer el contenido (en mg) de oro en una muestra se debe partir de la capacidad del volumen de ésta (m3), sin desconocer la densidad y el contenido del material inicial presente (grava, arena, arcilla, minerales pesados), luego el contenido se proyecta a todo el depósito aluvial. El procedimiento a seguir es midiendo las dimensiones exactas del sitio donde se extrajo la muestra (longitud, ancho y profundidad). El valor obtenido del metal precioso se obtiene en mg/m3.

Para el caso del oro, si se quiere calcular la relación entre la cantidad de oro y el material estéril, a partir de un valor cualquiera, se multiplica ese valor (en gr/m3) por la fineza o ley de ese oro y se divide por su gravedad específica, oro puro (en gr/cm 3), y esto se divide por 106 cm3, o sea 1 m3. El siguiente ejemplo es una explicación de como se podría hacer:

Secuencia Ordenada para un Análisis Mineralógico de Concentrados en Batea

En el caso de una concentrado tomado al azar en un depósito aluvial, simplemente se calcula el volumen de agua contenida en la batea que se utiliza para el muestreo y se reemplaza por el material que se toma en la muestra, considerando la densidad de cada material, luego se concentra hasta obtener arenas negras (minerales pesados) y finalmente se separa y se pesa la cantidad de oro o platinoides presente.

PROSPECCIÓN HIDROGEOQUÍMICA

El agua natural es una solución compleja de electrolitos en contacto permanente con sólidos orgánicos e inorgánicos, de tal manera que los componentes inorgánicos cuando están en contacto con el sistema acuoso sufren interacciones complejas tanto biológicas como abióticas, lo cual incide en la presentación y comportamiento de los elementos químicos en el sistema mismo.

Por lo tanto, las especies solubles se derivan de la simple solubilidad de los minerales y de la asociación de los elementos químicos con diferentes tipos de complejos tanto orgánicos como inorgánicos. Los parámetros que controlan la solubilidad de éstos compuestos son el pH, el potencial Redox, el tipo y concentración de los elementos y el estado de oxidación de cada elemento.

El agua natural, no es en general una solución homogénea y su composición química está determinada por los aportes naturales debido a la descomposición de las rocas y de otros materiales, además de los que proceden de las actividades antropogénicas.

El agua es un agente de meteorización de los minerales y las rocas, de las reacciones de hidrólisis y de la descomposición por la presencia de oxígeno libre, bióxido de carbono, ácido orgánico y ácidos de nitrógeno. (Krauskopf, 1979). El agua es el principal agente de transporte de los productos de meteorización.

Las aguas subterráneas juegan un papel importante para la migración de cationes hacia áreas vecinas. Puede ocurrir que la alteración de una mena no sea completa y que el catión de interés se manifieste en los minerales persistentes. Cuando el agua subterránea hace contacto con la mena puede disolver algunos elementos y luego transportarlos en solución hacia la superficie, donde los cambios de Eh y pH originan precipitación de los minerales disueltos generando una anomalía en los sedimentos de corriente. De tal manera que los metales pueden ser absorbidos por el material transportado y permanecer en suspensión como complejos orgánicos.

En aguas subterráneas, las anomalías dependen de los factores hidrogeológicos, de la existencia de fracturas que corten las mineralizaciones y de la porosidad de la roca, las cuales sirven de conducto a las aguas enriquecidas con soluciones minerales. En regiones glaciares, en los lagos, la presencia de contenidos metálicos está relacionado por la diferenciación térmica que a su vez influye en el pH y Eh y por la acción de organismos flotantes que capturan parte de ese contenido. Al analizar las muestras primero son evaporadas hasta obtener sus residuos.

La partición de los elementos químicos depende de:

- El carácter químico del elemento

- De las características del medio de transporte, si es subterránea o superficial.

Aquellos metales cuya solubilidad depende de su estado de oxidación (Fe, Mn, U) pueden precipitar en ambientes reductores como los que crea un área de pantanos.

La lixiviación de yacimientos de sulfuros con alto contenido de pirita da lugar a la formación de soluciones de bajo pH. Por efectos de rocas carbonatadas las soluciones tienden a la neutralidad, esto origina la precipitación de algunos metales disueltos en forma iónica.

La movilidad, en el agua, de los elementos y complejos es diferente. El orden decreciente de los aniones es: SO4

-2, MoO4-2, UO2(CO3)4

-4 y de los cationes es: Mo, U, Zn, Cu, Pb, Co, Ni, Sb, As, Ag. Varios iones están presentes en solutos orgánicos, materia en suspensión, materia orgánica soluble formando compuestos organometálicos; suspensión cuya importancia depende de la turbulencia del agua, grado de dispersión de la materia y de la acción biológica. El Fe, Mn, Si y Al pueden estar presentes como suspensión coloidal.

La persistencia de la anomalía hidrogeoquímica está condicionada por el contraste inicial (depende de la solubilidad de los minerales, exposición y fracturamiento de la mena, geomorfología y clima), la dilución (se debe al efecto de afluencia de contenido metálico bajo) y la precipitación (debido a las variaciones de pH).

Las anomalías hidrogeoquímicas dependen mucho de las variaciones del clima (precipitaciones atmosféricas, temperatura, de los cambios estacionales y el ciclo biológico) que almacena parte del metal que migra a través del drenaje. Generalmente la lluvia produce un aumento del caudal, al igual que el deshielo, pero si ocurre después de un período de verano intenso se genera lixiviación de los minerales metálicos y aumenta el contenido de éstos; el ciclo biológico puede almacenar parte del metal que migra a través del drenaje. Para disminuir el efecto perturbador de la dilución se recomienda utilizar la razón entre elementos, por ejemplo SO4

-2/Cl-, más que valores absolutos.

5.5.1 Toma de Muestras de Agua

Las muestras se toman en botellas plásticas herméticamente cerradas y llenas totalmente, para evitar oxidaciones del Fe+2 disuelto y espacios vacíos donde se pueden acumular gases entre el nivel del agua y la tapa o sello. El volumen de la muestra recogida debe ser de 1 litro aproximadamente, el cual puede reducirse mediante evaporación hasta 200 ml.

Cada muestra se rotula, la numeración se ubica correctamente en el mapa y libreta de campo para evitar confusiones y errores posteriores. Luego se envían a los laboratorios para los análisis químicos inmediatos, donde se determina el contenido (en %, ppm,ppb) para cada elemento.

Para evitar datos erróneos en las muestras, éstas no se deben recolectar después de lluvias torrenciales o transportarlas a lugares de acentuada diferencia ambiental para su análisis oportuno, evitando un almacenamiento prolongado de la muestra. No se puede ni se deben mezclar y comparar datos de análisis procedentes de distintos tipos de muestras y en diferente estado.

Las desventajas de las muestras de agua consisten en mayor volumen de agua que diluye los altos contenidos de elementos de interés económico, los cambios en las estaciones climáticas, la poca cantidad de minerales disueltos que se pueden precipitar rápidamente, aguas muy salobres y los bajos límites de detección lo que dificulta los análisis químicos.

Tipos de muestras de Aguas

Se consideran dos tipos de muestras de aguas:

- Filtrada por membrana millipore de 0.45 micras y preservada con ácido nítrico

- No Filtrada

El procedimiento a seguir es el siguiente:

Lavar dos veces la botella plástica, previamente rotulada, con agua de la corriente y luego se sumerge la botella en la corriente y se llena completamente, de tal manera que no queden burbujas de aire o gas en el recipiente. Generalmente se colectan 500 ml y se cierra herméticamente el recipiente plástico.

Las muestras se colectan preferiblemente en drenajes de poco caudal, para evitar una mayor disolución de sus componentes, la posición del explorador debe ser en contra y hacia el centro de la corriente. Muestra que se debe tomar en una posición intermedia entre el fondo de la corriente y el nivel del agua.

Además se medirán en el campo pH, temperatura y conductividad de la corriente de agua.

Al efectuar el análisis químico de las muestras de agua, contenido de elementos y especies químicas, éstas deben ser el reflejo de su composición en estado natural

Toma de la Muestra Filtrada

Lavar el equipo de filtración con agua destilada y desmineralizada y colocar la membrana de celulosa. Filtrar los 250 ml utilizando equipo de vacio (bomba de vacío), jeringa, y el resto de equipo de trabajo). Descartar los primeros 10 ml de agua filtrada, cada vez que use una nueva membrana de filtro.

Tomar la botella (rotulada) de 250 ml para muestras acificadas y lavarla dos veces con pequeñas porciones de muestra de agua filtrada. Llenar la botella hasta el cuello con agua filtrada.

Preservación y Envío de las Muestras de Agua

Filtración. La operación de filtrado debe realizarse inmediatamente, de no ser así, puede hacerse unas pocas horas después de la toma de la muestra, siempre y cuando la mantenga refrigerada.

Acidulación. Lo más pronto posible luego de la toma de la muestra, adicionar a las botellas de 250 ml que contienen las muestras filtradas, 1 ml de HNO3 al 50%, con un gotero o frasco dispensador (no permitir que la punta del gotero toque la muestra). Tapar la botella

herméticamente y agitar para homogenizar la solución. El pH final del agua debe ser aproximadamente de dos. Usar guantes de vinilo desechables limpios, porque el ácido es muy corrosivo. Colocar las botellas llenas en una unidad de enfriamiento. Enviar las muestras de agua al laboratorio, tan pronto sea posible.

Precauciones del Muestreo

- Evitar la toma de muestras después de una lluvia fuerte o torrencial

- Evitar la presencia y uso de herramientas de materiales metálicos durante el muestreo, porque alteran los resultados.

- Durante el muestreo deben usar guantes, reactivos, materiales, equipos

- Agua destilada y desmineraliza, ácido nítrico al 50%. Mezclar 50ml de ácido nítrico concentrado, densidad 1.40 Kg.l (HNO3 RA, Merck suprapuro ( R ) 100441 o equivalente) con 50 ml de agua destilada y desmineralizada. Soluciones reguladoras (buffer) para calibración del medidor de pH (pH 4 y pH 7). Solución para calibración del conductivímetro (KCl 0.1 N, 1410 us.cm).

- Medidor de pH, medidor de conductividad, botellas plásticas de polietileno, prelavados con HnO3 al 5% y agua destilada y desminmeralizada, equipo de campo para filtración con membrana 4.5 cm de diámetro, membranas de filtración de 0.45 um de tamaño de poro, libres de pirógenos, vasos de precipitados de polietileno para medir el pH y la conductividad eléctrica, frascos lavadores, guantes, jeringas desechables, cajas térmicas, dispensadores (goteros) para adicionar HNO3.

Determinación del pH y Conductividad

Cada que se haga una determinación, los equipos se calibran según las recomendaciones del manual y se lavan los vasos y los electrodos con agua destilada y desmineralizada

La identificación de los elementos anómalos en el agua se hace mediante el análisis de las muestras, tomadas en los manantiales naturales o artificiales para los elementos deseados. En el caso de flujos de agua, se puede trazar o seguir la huella de los cationes hasta la mena generadora de la anomalía.

La selección de algunas técnicas de muestreo de aguas depende de la afinidad geoquímica de los elementos, mineralogía y características de la zona anómala. Los minerales que constituyen la mena son una ayuda para identificar los elementos que se pueden analizar. Además, la mineralogía combinada con el ambiente secundario determina la forma de la dispersión.

HIDROGEOQUÍMICA

El agua es por definición un medio disolvente el cual penetra desde la superficie hasta las profundidades de las rocas. Si la circulación de agua pasa a través de una zona de mineralización en la superficie o debajo de ella, y particularmente en aquellas zonas de meteorización o enriquecimiento secundario suceden fenómenos en los cuales determinados elementos químicos pasan a disolución, lo cual puede provocar la presencia de estos minerales lejos de su fuente de origen.

La detección e interpretación de tales halos de dispersión son la base de la exploración hidrogeoquímica. Este método actualmente tiene una enorme aplicación mundial como una herramienta muy poderosa en la exploración de depósitos de uranio y también en determinaciones de mineralización hidrotermal, usando el elemento flúor como elemento indicador (Pathfinder).

A escala regional estos métodos han sido muy útiles para la determinación de zonas de meteorización que han sido profundamente cubiertas. Un ejemplo de aplicación exitosa ha sido cuando se han usado combinaciones de métodos hidrogeoquímicos con la combinación de muestras de aguas y muestras de suelos.

El comportamiento de los componentes trazas en el agua que está en contacto con mineralizaciones depende del tipo de mineralización, de la roca encajante y del ambiente químico e hidrogeológico. Además, el ambiente físico y químico afecta la movilidad de los elementos trazas. Por ejemplo, la movilidad de muchos de los elementos de los metales bases es muy limitado en ambientes carbonaticos alcalinos.

Los factores que determinan la génesis y forma de los halos de dispersión acuosa son:

Las propiedades físicas y químicas y las formas de migración de los elementos.

La composición de la mineralización, el clima, la topografía, la composición y permeabilidad de las formaciones que contienen o cubren la mineralización.

La dirección del flujo de las aguas subterráneas.

El ambiente geológico.

El espesor y tipo de la cobertura de suelos.

Las propiedades a que están sometidas las aguas subterráneas, por ejemplo el potencial Redox.

MÉTODO DE MUESTREO Y ANÁLISIS

Las muestras de agua pueden ser recolectadas en las corrientes superficiales, en pozos, en apiques, en lagos y en laboreos mineros. Sin embargo, en las zonas áridas es obligatorio la realización de poros de perforación. El muestreo de las aguas tiene la ventaja de ser un método fácil y requiere poco trabajo de preparación de muestras, necesitando solo de filtración y acidificación. La filtración se necesita para remover los materiales en suspensión de la cual los cationes superficiales son liberados (ácido nítrico, pH=2) son adicionados a la muestra con el objetivo de prevenir la absorción de iones de los portamuestras o el crecimiento de algas.

Una muestra de agua es homogenea y a menudo requiere poca preparación para análisis. Sin embargo, algunas especies iónicas y sus propiedades son necesarias para hacer algunas determinaciones en campo, por ejemplo el uso de bicarbonato, hierro bivalente, oxígeno disuelto, potencial Redox y temperatura.

La acidez de las aguas subterráneas tomadas por bombeo de pozos naturales tiene que ser determinada inmediatamente, y la de las aguas superficiales tan rápido como sea posible dentro de las 24 horas de ser tomada, debido a expulsión de dióxido de carbono o la oxidación de ciertos componentes. Un recipiente de PVC con tapa es usado para la toma de muestras.

Los métodos analíticos más usados para los elementos químicos, los cuales están en contenidos menores a 100 ppb son la espectometría de absorción atómica con horno de grafito para uranio y el método de electrodos de ion selectivo para fluor. Otros métodos analíticos requieren a menudo una etapa de extracción o de preconcentración. Teniendo en cuenta la baja concentración de los elementos es de extrema precaución la disminución de los elementos contaminantes.

En la exploración hidrogeoquímica es importante determinar no solo aquellos elementos que han sido seleccionados. También es importante determinar la cantidad de sales disueltas, los cationes mayores, los hidróxidos de hierro de manganeso pueden interferir fuertemente los análisis, especialmente para determinaciones de flúor en exploración de uranio debido al efecto matrix.

La concentración de estos cationes y aniones puede ser usada para determinar la huella histórica de ciertas muestras de agua.

Ploteando estos resultados en un gráfico llamado "piper diagram" puede ser útil.

Las aguas que han percolado a gran profundidad se plotean en un diagrama diferente que el que corresponde a las aguas superficiales.

Si es posible recolectar suficiente información en el agua del área esto nos indicará el origen profundo o somero de los depósitos. Aquellas anomalías que ocurren en aguas que han penetrado profundamente por debajo del suelo son a menudo más interesantes que aquellas que indican mineralización debido a un origen profundo, lo cual es difícil de determinar por otros métodos?

EJEMPLO DE EXPLORACIONES HIDROGEOQUÍMICAS

FLUOR: Por varios años las corrientes de agua han sido recolectadas sistemáticamente teniendo en cuenta corrientes de primero y segundo orden con una densidad alrededor de una muestra por cada 2 km2.

Los resultados para flúor claramente reflejan ciertas formaciones geológicas en las cuales hay una baja concentración en depósitos cuaternarios de gran espesor. Las otras áreas cubiertas por granitoides muestran un elevado valor del elemento flúor en las aguas. Y dentro de estas zonas aparecen anomalías puntuales correspondientes a mineralización de barita.

URANIO: El elemento uranio geoquímicamente es fuertemente litósfilo y oxísfilo. Este es fácilmente oxidado al estado exhavalente en presencia de oxígeno en aguas naturales. Es importante las formaciones de óxido de uranio en ambientes de meteorización en el cual también forma complejos fosfatados, carbonatados, de flúor y sulfatos, y de aquí resultan complejos solubles en condiciones típicamente básicas de las aguas subterráneas.

La movilidad puede a veces ser extrema, aunque algunos isótopos poseen menos movilidad.

En condiciones reductoras el uranio no es móvil y este precipita desde las soluciones, por ejemplo en presencia de materia orgánica. Los cambios de estaciones climáticas en los cuales

varía el nivel de las aguas subterráneas aporta mucha influencia al tamaño e intensidad de las anomalías secundarias de uranio.

La mayoría de los análisis de uranio en aguas se realiza con un fluorímetro. Este método tiene un límite de detección por debajo de 0.1 ppb U en las aguas de baja electroconductividad.

Otras técnicas de exploración de uranio en las aguas consisten en los análisis de Radón, el cual es un gas producto de las descomposiciones de Uranio y Torio, usando recipientes de sulfuros de Zinc en los scintilómetros.

ORO: El oro ha sido determinado en las aguas como un elemento indicador muy importante en la exploración de oro. Un litro de agua acidulada a pH=2, la cual es tratada con un polvo de carbón activado por un tiempo de 2 horas y una vigorosa agitación, posteriormente esta solución es filtrada y recuperado el carbón activado.

El oro es absorbido por el carbón activado y este material, compuesto por una ceniza y la disolución del oro en agua regia, es analizado por el método de AAS (Horno de grafito).

Esta determinación tiene un límite de detección de 0.5 ppt. Como en campo no siempre puede ser posible, las muestras deben ser tratadas con una solución de Bromo-Hidrobromo para evitar la pérdida de oro en los frascos.

EXPLORACIÓN GEOQUÍMICASedimentos Activos Finos de Corriente

Interfase Suelo Anómalo/ Sedimentos

El método de exploración basado en experimentos ha sido aplicado a lo largo de muchos años, y el mismo radica en la estimación de la existencia de mineralización aguas arriba.

Hasta este momento hemos visto que el proceso de transformación de las rocas y los depósitos minerales sucede de tal manera que en determinados momentos nos interesa conocer el contenido químico de aquellas rocas y minerales que no han sido expuestos a la meteorización y que sus productos han sido debidas a procesos endógenos. De esta manera el método litogeoquímico nos aporta determinada información.

Más adelante, cuando la roca está sometida a los procesos de intemperismo comienzan a ocurrir procesos de transformaciones minerales y de tendencias específicas en la distribución de los elementos químicos en los cuales el perfil del suelo, el desarrollo desaprolitos, la evolución de los suelos lateríticos y las propias existencias de zonas de enriquecimiento secundario en determinados depósitos minerales hacen de los procesos físico-químicos de estos materiales, centrado en las diferencias de potenciales de oxidación-reducción y del pH unos efectos en los cuales las dispersiones de elementos químicos crean patrones definidos que nos permiten asumir al suelo como un interesante objeto de estudios para determinación de anomalías que nos llevan a la determinación de depósitos minerales.

Evidentemente los procesos de desagregación de las rocas que conforman suelos continúan deteriorándose en el momento que aparecen condiciones en las cuales los procesos de meteorización e intemperismo son superados por el componente erosivo en el cual las aguas superficiales juegan un importante factor.

Hemos visto como la interfase aguas subterráneas y aguas de escorrentía focalizados en determinadas zonas llamadas manantiales o zonas de infiltración sucede un importante proceso geoquímico en el cual aquellos elementos químicos de mayor migración que son trasladados por compuestos hidromórficos que han sido trasladados por aguas subterráneas a través de los suelos alcanzan la superficie del suelo apareciendo unas nuevas condiciones químicas de oxidación en las cuales varios elementos químicos por el efecto de Scavenging precipitan y forman falsas anomalías. Sin embargo, este fenómeno es muy importante y a su vez es necesario ser localizados estos sitios en el campo debido a que a partir de estos comenzamos a tener otro tipo de disposición de los elementos químicos ya en este caso gobernadas por los procesos de sedimentación.

El muestreo en la red de drenaje se puede efectuar en:

1. Sedimentos en corrientes activas o secas.

2. Sedimentos en lagos.

3. Sedimentos en terrazas aluviales, humedales y ciénaga.

Las trazas de metales aparecen de variadas maneras en los sedimentos:

a. Como partículas de sulfuros y otros minerales no alterados

b. Como partículas en general de minerales alterados.

c. En forma de coprecipitados de soluciones de Fe/Mn en forma de hidróxidos por el efecto de Scavenging.

d. Absorbidos por arcillas.

e. Absorbidos o combinados con materia orgánica.

f. Dentro de fragmentos de rocas alteradas.

g. Dentro de fragmentos de rocas no alteradas.

El a. y b. son componentes directos de la mineralización, el d. y e. pueden ser de mineralización o roca y el f. y g. no se relacionan con mineralización.

MUESTRAS

El objetivo fundamental del muestreo es obtener un buen contraste entre los contenidos de fondo y los contenidos anómalos. Los tamaños de partículas menores de 80 mallas y a veces hasta 120 mallas son los que dan un mejor resultado. En algunos casos se emplean combinaciones granulométricas para obtener información acerca de aquellos elementos procedentes de aquellos minerales que no se meteorizan junto a los que participan de los sedimentos finos.

Es importante la estación climática en el muestreo. Esto afecta las condiciones de Eh/pH. Por ejemplo el cambio desde agua subterránea a corriente superficial aumenta el potencial Eh e incrementa la movilidad hidromórfica del Zn, Cu, Ni y Co y además favorece la oxidación de Mn y Fe con la consecuente precipitación de elementos que se inmovilizan como también son el Mo, Cd, Ti y U.

En los sedimentos también aparecen falsas anomalías debidas a:

1. Cambios en los valores de fondo por diferencias litológicas.

2. Scavenging effect.

3. Actividad antrópica y errores analíticos y de muestreo.

SELECCIÓN DE LOS ELEMENTOS

Los elementos químicos a tener en cuenta en el muestreo de sedimentos son:

1. Identificar el elemento indicador.

2. Tener en cuenta los contrastes mineralización-roca.

3. Identificar las posibles fluctuaciones en el ambiente REDOX y el pH.

4. Establecer la movilidad de los elementos.

Cuencas

Cuencas y Tipo de muestreo

Anomalías de Sedimentos

Anomalías de subcuencas

Presentación de resultados

Patrones de dispersión

Atenuación

Por sedimentos activos se entiende fragmentos de material detrítico y clástico (como producto menos solubles de la meteorización de las rocas y mineralizaciones, cuando la corriente las corta o las drena directamente), arrastrados por el agua y sedimentados en diferentes partes a lo largo del lecho de la corriente Este material tiende a acumularse gradacionalmente en el lecho de las corrientes con los granos más gruesos hacia el piso.

Hacen parte los minerales secundarios producto de la erosión, los precipitados de agua corriente (incluyendo trazas de minerales y óxidos de Fe y Mn), las partículas coloidales en suspensión, las sustancias absorbidas por los sedimentos, arcillas y materia orgánica. Dicho material contiene elementos químicos móviles que son transportados por procesos físicos y en continuo movimiento en el lecho de los ríos.

Hay que recordar que las condiciones físico - químicas de la circulación del agua en los drenajes superficiales es diferente a la circulación del agua subterránea. En este último caso se transportan elementos en solución, los cuales son depositados posteriormente en el lecho de los canales superficiales.

El sentido de migración de los metales, por medio del movimiento de las aguas subterráneas, es importante para localizar el origen de valores altos en los sedimentos activos. La anomalía geoquímica que se forma se localiza en los sitios donde el agua subterránea cargada de metales se intercepta con el sistema de drenaje superficial o donde la corriente corta directamente la mineralización, a partir de este sitio el sedimento activo se compone de ese material "in situ". Por lo tanto, una muestra que se tome va a representar el material presente a lo largo de una cuenca de drenaje.

Los sedimentos hidromórficos salinos anómalos son el resultado del movimiento de metales en solución en aguas subterráneas y la subsecuente precipitación en los sedimentos de corriente. Bajo estas condiciones los metales pueden ser muy solubles en ambientes superficiales o ser transportados en solución por el agua subterránea hasta las interfaces de un ambiente superficial donde comienzan a ser insolubles.

Los iones metálicos, que hacen parte de la fracción fina de los sedimentos activos, se encuentran en los minerales detríticos provenientes de la descomposición de menas, incorporados en la estructura cristalina de minerales ocluidos, absorbidos en su superficie o capturados entre las capas que están siendo sometidas a descomposición aguas arriba de la cuenca. Minerales absorbidos, cuando van en solución, por partículas sólidas finas del tamaño de arcilla, tales como minerales arcillosos, materia orgánica, coloides de óxidos de Fe y Mn hidratados, que constituyen los materiales principalmente responsables de la absorción y co-precipitación de cationes en ambientes superficiales naturales. Los sedimentos activos tienden a ser más homogéneos cuando las soluciones metalíferas impregnan las fracciones más finas que viajan en suspensión.

Los elementos indicadores se presentan en las corrientes en forma soluble o en suspensión y son transportados como iones simples, iones inorgánicos complejos, sales complejas orgánicas solubles, iones “sorbidos” en partículas coloidales en suspensión y captados por microorganismos.

En los sedimentos activos la dispersión de los elementos es lineal, depende de la movilidad del elemento considerado y de la intensidad del drenaje que actúa sobre la mena en superficie. La longitud de la dispersión puede estar influenciada por la cercanía de la fuente al lecho, su magnitud, la pendiente de éste y la topografía. Por otra parte la persistencia del contenido metálico en los sedimentos activos al alejarse de la fuente anómala depende del aporte del contenido metálico, a su vez del contraste original a lo largo del cauce del río y de la dilución causada por la mezcla con sedimentos de bajo contenido metálico.

Cuando se busca establecer el contraste geoquímico (relación entre valores anómalos y valores normales) debe tenerse en cuenta que depende del contraste original de donde provienen los sedimentos, de la fracción del sedimento analizado y del tipo de análisis. El contraste metálico de los sedimentos varía con el pH de tal manera que para valores de pH bajos, ácidos, los sedimentos tienden a empobrecerse en metales y para valores de pH neutros o alcalinos aumenta su contenido, debido a la interacción agua - sedimentos.

La movilidad de los iones metálicos está controlada por ambientes calcáreos y depósitos coluvio - aluviales que enmascaran la anomalía en los sedimentos de corrientes. Además de los efectos de coprecipitación de los metales de óxidos e hidróxidos de Fe, Mn y materia orgánica que originan falsas anomalías, principalmente en zonas mal drenadas. Otro factor adicional a considerar es la contaminación que generan las industrias, insecticidas, desechos de minería arrojados al lecho de la corriente y la construcción de obras civiles.

CONTAMINANTES ANTRÓPICOS

Pb de la gasolina

Zn de las llantas

Cuenca de drenaje "contaminada" por la presencia de Obras Civiles

La heterogeneidad depende de la distribución de los puntos de entrada del metal al cauce, forma de presentación del metal anómalo y la variación de la naturaleza de los sedimentos a lo largo del curso. De tal manera que la fracción más homogénea es la más fina, que coincide con la impregnada por las soluciones metalíferas.

La presencia y contenido de los diferentes elementos en los sedimentos depende de:

Naturaleza y tipo de la roca primaria

Origen, procedencia y aporte de los sedimentos

Participación del drenaje en la meteorización y erosión

Densidad del drenaje

Caudal del río, pendiente del lecho y de las paredes aledañas a este.

Clima y vegetación.

El clima riguroso y los cambios estacionales desintegran la roca y contribuyen con el aporte de elementos metálicos a los sedimentos que son movilizados por las corrientes mas aún que el contenido metálico en las aguas, debido a que el equilibrio agua – sedimento afecta sólo a una fracción de metal del sedimento.

Es frecuente, después de un análisis e interpretación de datos, localizar anomalías “falsas” debidas a distorsión, alteración, desplazamiento de la anomalía verdadera y por contactos entre dos unidades litológicas. Anomalía no necesariamente relacionada a una mineralización.

Delimitación y Reinterpretación de una Anomalía

Toma de Sedimentos Activos Finos

Dado que los componentes de los sedimentos activos están representando el material proveniente de la meteorización y erosión de las rocas y mineralizaciones, resulta importante colectar muestras con contenidos altos, anómalos. Estos valores son guías para determinar zonas anómalas en el sitio de la toma de muestras o aguas arriba. El distanciamiento en la toma de muestras ayuda a delimitar aún más el drenaje anómalo y a ubicar la fuente potencial.

El objetivo de tomar sedimentos activos finos en la fase de prospección regional es cubrir rápidamente y a bajo costo un área donde se tiene una idea generalizada de la presencia de una o varias categorías de mineralización, además de conocer la geología regional.

Las muestras de sedimentos activos se colectan en el lecho de la corriente, hacia el centro de la corriente y no en las orillas, bajo la superficie del agua circulante, nunca en las aguas estancadas. No se deben tomar en la confluencia de dos o más tributarios, ni tampoco a pocos metros aguas abajo, ya que la corriente mezcla y homogeneiza el material, lo que "enmascara" su procedencia directa. Por lo tanto, los sedimentos se toman 20 a 50 m aguas arriba de la confluencia de dos o más tributarios. No se deben tomar muestras en sitios al frente o cerca de una fuente contaminante, tales como: derrumbe, carretera, viviendas, industrias, entre otras.

El peso de una muestra debe ser de 300 gr. de material de la misma granulometría y que pasa (hacia la batea) la malla No. 20. Luego la muestra se describe y se empaca debidamente, preferiblemente en bolsas nuevas de polietileno, se rotula (tinta indeleble) la bolsa con un código, el mismo que va en la libreta de campo, mapas y ficha técnica respectiva. Posteriormente las muestras son transportadas a los laboratorios geoquímicos para los análisis pertinentes.

Dispersión de un Elemento, a partir de una Mineralización. Contenido en Rocas, 110 ppm y Sedimentos Activos (1370 ppm)

SEDIMENTOS LLANURAS DE INUNDACION (Floodplain)

Los sedimentos de planicie o llanura de inundación representan material detrítico de tamaño de grano desde arena, limo-arcilloso hasta arcillo-limoso que forma depósitos aluviales depositados durante eventos de inundación en ambientes de baja energía (Ottesen et al., 1989), por lo tanto deberán estar desprovistos de bloques de roca que indicaría un ambiente de media a alta energía. Es decir, son sedimentos finos de muy baja energía que representan llanuras que se inundan en estaciones de alta pluviosidad.

Los depósitos contienen material de origen detrítico, químico u orgánico debido a la destrucción mecánica y alteración química de los minerales y de las rocas, de las precipitaciones químicas, a la acumulación de materia orgánica y a la presencia de residuos generados por la actividad humana, depositados en los lechos de los ríos y transportados hasta la planicie de inundación. Generalmente son depósitos con material mezclado, influenciado por actividades antropogénicas recientes, y en ocasiones pueden estar contaminados.

De otro lado, el procedimiento para la toma, preparación y análisis de muestras es similar al de sedimentos activos finos, descartando siempre la toma de material vegetal o animal.

El objeto al tomar éste tipo de muestras es determinar ambientes geomorfológicos, eventos y procesos de formación de llanuras desde finales del terciario hasta hoy, además de determinar la composición química de los elementos constituyentes del material presente en los sedimentos de llanura.

DEPÓSITOS DE PLACER

Los depósitos de placer se han formado por la sedimentación y acumulación de material no consolidado transportado por ríos que fueron activos en épocas antiguas o en la actualidad. El proceso de transporte de material detrítico y minerales pesados de alto peso específico y resistente a la abrasión, es ocasionado por los ríos, hielo y viento o por la combinación de éstos agentes; el asentamiento de éstos minerales se origina por la acción de la gravedad. El desarrollo de estos depósitos depende del estado del ciclo geomorfológico, del clima, de la topografía y de las características del mineral buscado.

Los depósitos de placer se caracterizan por una mezcla de cascajo, grava, arena y principalmente por la presencia de minerales de alto peso específico, resistencia a la meteorización y abrasión, minerales resistatos que hacen parte de los sedimentos activos aluviales y coluviales. La movilidad de los detritos es física, la dispersión es muy baja y su concentración es por gravedad. La acumulación de minerales pesados en un depósito es muy irregular tanto lateral como verticalmente.

Los minerales de densidad entre 19.5 y 2.6 más típicos, presentes en los depósitos de placer son: oro, platinoides, casiterita, tantalita - columbita, wolframita, schellita, tantalita, ilmenita, cromita, magnetita, rutilo, monacita, circón, diamante, zafiro, rubí, topacio, granates, turmalina, berilo y cuarzo y algunos minerales radioactivos, entre otros.

Estos minerales son principalmente el resultado de la degradación física y fragmentación, muy esporádicamente química (dilución y disolución), de rocas mineralizadas que al ser transportadas por agentes naturales, tales como: las aguas superficiales (depósitos de placer aluvial), las aguas marinas a lo largo de las líneas costeras (depósitos de arenas de playa), por el viento (placeres eólicos), o por el hielo (depósitos glaciares) llegan a ser selectivamente concentradas por la acción de la gravedad. También existentes depósitos de placeres fósiles o paleoplaceres, dado que estos procesos han actuado a lo largo del tiempo geológico.

Al hacer un estudio e interpretación de un depósito de placer aluvial se deben identificar las distintas direcciones que ha tenido la corriente principal a través del tiempo, delimitar los canales que han sido abandonados y que posiblemente presentan las “cintas” de minerales pesados, de los cuales hacen parte metales preciosos asociados, además de diseñar la clase de muestra y densidad y red de muestreo óptimo y la profundidad. La mayoría de los depósitos de placer presentan casi siempre una forma alargada que obedece a la dirección de la corriente que lo formó.

En la etapa de prospección se debe investigar la forma más aproximada de presentación y distribución de las “cintas” o sitios de máxima acumulación de minerales pesados (incluyendo metales preciosos), su continuidad, profundidad y espesor. Características básicas para diseñar su explotación.

Además, se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones:

Los minerales clasificados como minerales pesados son de alto peso especifico, resistentes al desgaste y al transporte, resistatos, los cuales viajan sólo por tracción física. Por lo tanto, su presencia suele disminuir a lo largo del lecho y asentarse al cambiar de velocidad, por la presencia de barreras naturales o trampas físicas, o sea que la fuente puede estar cerca del sitio donde se colectan las muestras.

El Tamaño de las partículas. Es práctica común tomar las muestras que comprendan la mayoría de los tamaños existentes en el depósito.

Presencia y contenido estimado del mineral buscado, lo que justifica posteriores etapas de trabajo.

Distribución errática. Si los depósitos de placer presentan oro disperso uniformemente, es suficiente una muestra representativa del depósito para estimar la potencialidad de éste. Los metales preciosos no se acumulan en sitios específicos, si no que se dispersan en el momento de asentarse y acumularse a lo largo de la superficie del lecho de una corriente, generalmente por los cambios repentinos que en la dirección y velocidad de la corriente.

Toma de Muestras de Concentrados en Batea

Al explorar un depósito de placer el objetivo básico es ubicar, conocer la forma, distribución y contenido de los minerales y metales preciosos asociados, de tal manera que con una inversión moderada se puedan extraer. Muchas veces el mineral de interés económico es el mismo que se utiliza como indicador, en otros casos se buscan minerales afines o asociados para ubicar el mineral que ofrece rentabilidad.

Al tomar una muestra individual se concentra el material, utilizando una batea con concavidad al interior (centro de gravedad) para que los minerales más pesados (la mayoría arenas negras y metales preciosos) se vayan al fondo de la misma, al ser removido y disgregado todo el material original por el agua.

Una muestra de concentrado en batea se debe tomar del material presente en las corrientes, siendo los sitios de muestreo más favorables las curvas del lecho de un afluente (donde la corriente pierde velocidad súbitamente), en sitios de acumulación de gravas, material areno - arcilloso, presencia de raíces y principalmente en el piso del cauce, donde se presentan barreras o trampas naturales. La muestra final de concentrado debe ser mínimo de 100 gr., se debe tener en cuenta el peso del material de cada bateada y el número de bateadas por muestra.

Localización de zonas para tomar Concentrados en Batea

Concentrados en Batea a partir de Suelos

De otro lado, al explorar un depósito de placer aluvial se pueden colectar muestras individuales a lo largo de corrientes que drenan el depósito, o haciendo perfiles sobre paredes verticales de suelo, apiques y trincheras. En etapas más avanzadas se hacen perforaciones exploratorias, utilizando taladros que logran una mayor eficiencia debido a la toma de muestras que provienen de varios horizontes a profundidad. En éste último caso no se obtiene suficiente información del tamaño de grano en los distintos estratos, debido a que se tritura parte de la muestra y el tamaño de ésta es menor y no se tiene que excavar tanto volumen de material como se presenta en los apiques o trincheras.

Al hacer el muestreo de una pared o perfil de un depósito, siguiendo un canal a lo largo de la vertical, se debe limpiar la superficie para evitar contaminación de la muestra con material derrumbado. Antes de hacer el muestreo se deben reconocer varias características físicas y el espesor que identifica a los diferentes horizontes o estratos, hasta llegar al basamento, comúnmente llamado la base o “peña”. Al obtener el contenido total en el corte o perfil se determina si todo el material se lava, si es necesario extraer la cubierta de suelo "descapote" o si se descarta el frente debido a los bajos contenidos del metal.

Si el material original que se quiere lavar y concentrar es muy voluminoso se utiliza una canaleta (caja de recepción) que incluye un canal alargado forrado al interior con un costal o tapete (canalón por donde se desliza el material), con barras colocadas en el piso en forma perpendicular (rifles) para que el material mezclado con agua pierda velocidad y la mayoría de los minerales pesados se asienten por gravedad sobre la superficie.

Separación y Concentración de Minerales Pesados, en una Canaleta Metálica.

La técnica de muestreo utilizando concentrados en batea va desde la fase de prospección hasta la exploración regional. Para tener éxito en el último caso se aumenta la cantidad de material de muestra, número de bateadas, por estación de muestreo.

Análisis de Muestras de Concentrados en Batea

Las muestras equivalentes a concentrados en batea se lavan con ácido clorhídrico diluido para eliminar la pátina generalmente de óxidos que recubren los granos, se secan lo más pronto posible para evitar la oxidación, luego se observan bajo el microscopio binocular para identificar e identificar los minerales a utilizar en los diferentes análisis químicos.

Por ejemplo, para separar oro del resto de minerales pesados en un concentrado en batea, primero se separa la fracción magnética con un imán de mano y luego mediante un botón de mercurio limpio se "agrupan" las partículas más finas de éste metal, se mezcla fuertemente hasta formar una amalgama y se coloca en un recipiente de vidrio al que se le agrega ácido nítrico diluido. Cuando el tamaño está reducido se pasa a un crisol pequeño de porcelana, se agrega ácido y se calienta sin dejar hervir. Luego la esponja de Au se lava con agua y se deja secar para pesarla en una balanza con capacidad para medir miligramos.

Para conocer el contenido (en mg) de oro en una muestra se debe partir de la capacidad del volumen de ésta (m3), sin desconocer la densidad y el contenido del material inicial presente (grava, arena, arcilla, minerales pesados), luego el contenido se proyecta a todo el depósito aluvial. El procedimiento a seguir es midiendo las dimensiones exactas del sitio donde se

extrajo la muestra (longitud, ancho y profundidad). El valor obtenido del metal precioso se obtiene en mg/m3.

Para el caso del oro, si se quiere calcular la relación entre la cantidad de oro y el material estéril, a partir de un valor cualquiera, se multiplica ese valor (en gr/m3) por la fineza o ley de ese oro y se divide por su gravedad específica, oro puro (en gr/cm 3), y esto se divide por 106 cm3, o sea 1 m3. El siguiente ejemplo es una explicación de como se podría hacer:

Secuencia Ordenada para un Análisis Mineralógico de Concentrados en Batea

Cantidad = 163 mg/m3 = 0.163 gr/m3

Fineza o ley = 810

0.163 x 0.810

i = P/V V = P/i = -------------------

19.2

0.00688 cm3

V = ---------------------

106 cm3

Lo anterior indica que por cada 1m3 de material estéril habrá una partícula de oro de volumen igual a 6.88 x 10-9 m3.

En el caso de una concentrado tomado al azar en un depósito aluvial, simplemente se calcula el volumen de agua contenida en la batea que se utiliza para el muestreo y se reemplaza por el material que se toma en la muestra, considerando la densidad de cada material, luego se concentra hasta obtener arenas negras (minerales pesados) y finalmente se separa y se pesa la cantidad de oro o platinoides presente.

Determinación del pH y Conductividad

Cada que se haga una determinación, los equipos se calibran según las recomendaciones del manual y se lavan los vasos y los electrodos con agua destilada y desmineralizada

La identificación de los elementos anómalos en el agua se hace mediante el análisis de las muestras, tomadas en los manantiales naturales o artificiales para los elementos deseados. En el caso de flujos de agua, se puede trazar o seguir la huella de los cationes hasta la mena generadora de la anomalía.

La selección de algunas técnicas de muestreo de aguas depende de la afinidad geoquímica de los elementos, mineralogía y características de la zona anómala. Los minerales que constituyen la mena son una ayuda para identificar los elementos que se pueden analizar. Además, la mineralogía combinada con el ambiente secundario determina la forma de la dispersión.

Separación de un Drenaje por Cuencas, subcuencas y Clasificación

Resultado de un Muestreo Regional de Sedimentos Activos Finos

Todos los tributarios con una longitud mayor a 2 km son muestreados, utilizando sedimentos activos entre 0,5 y 1 Km. de distancia entre muestras. En caso de que la mineralización sea de metales preciosos o minerales de alto peso especifico, se utilizan concentrados en batea (en un número considerable de bateadas por estación). En el caso de suelos, se colectan a lo largo de los filos principales y secundarios, tomando muestras a una distancia entre 100 ó 50 m, entre ellas. Las rocas se colectan en sitios seleccionados, como muestras unitarias o compuestas, en forma de esquirlas o fragmentos; también a lo largo de canales hechos por el explorador y que cortan estructuras que contienen mineralización.

ETAPA DE EXPLORACIÓN EN SEMIDETALLE A DETALLE

A partir de los resultados positivos obtenidos en las fases anteriores se lleva a cabo la etapa de Exploración Geoquímica en semidetalle. El objetivo de ésta etapa es corroborar de que las anomalías geoquímicas encontradas sean significativas, es decir relacionadas directamente con una mineralización, delimitarlas con mayor precisión, encerrarlas y caracterizarlas, asociándolas directamente con ambientes geológicos específicos.

Relación entre un muestreo a Escala Regional y en Semidetalle.

Zona Anómala Significativa y sitio a hacer Perforación Exploratoria

Se recomienda para ésta fase utilizar técnicas de exploración geofísica para reconocer y corroborar las características del cuerpo mineralizado a profundidad. El grado de confiabilidad deberá ser suficiente para permitir decidir, si están justificados posteriormente, una exploración detallada y estudios de prefactibilidad minera.

Procedimiento para analizar e interpretar Información Geoquímica

Exploración Geoquímica de Suelos

Cuando las rocas son expuestas a la erosión en la superficie de la tierra estas son intemperizadas o Meteorizadas, lo que significa que son desintegradas, descompuestas, fracturadas y alteradas, y si los productos de la meteorización no son erodados, se desarrolla un suelo. También en el proceso sedimentario se comienza a desarrollar un material de suelo que después de determinado tiempo el mismo comienza a incorporar características tanto químicas como mineralógicas de las rocas que lo subyacen.

La formación de los suelos depende en gran medida de la temperatura ambiente, del régimen de lluvias y también de la composición del material del substrato. En los trabajos de exploración mineral se puede determinar que hay una relación simple y directa en cuanto a los patrones de los elementos químicos involucrados entre los suelos residuales y aquellas rocas que lo subyacen. Por lo tanto, los suelos producto del intemperismo de las rocas subyacentes que en ciertos casos contenga algún tipo de depósito mineral tendrán contenidos anómalos de determinados elementos químicos en correspondencia con la geoquímica de estos depósitos. Por lo tanto, la exploración geoquímica de suelos tiene como propósito determinar este tipo de anomalías.

ASPECTOS GENERALES DEL INTEMPERISMO y la METEORIZACIÓN.

El intemperismo en las rocas resulta por la acción de tres diferentes fuerzas:

-Las físicas: Las rocas formadas a determinada profundidad estuvieron sometidas a una presión. Esta energía de presión es liberada por la fracturación después de la denudación. El calentamiento de las rocas por los rayos del sol y el subsecuente enfriamiento en la noche causa fracturación. También, el poder abrasivo de las aguas o del viento que transporta partículas puede causar transformación física de las rocas.

-Las químicas: El proceso de hidratación (absorción de agua) y la hidrólisis (reacción química que produce o consume H o OH) son las reacciones químicas más importantes que producen descomposición de la roca. La oxidación y la reacción con compuestos atmosféricos como es el CO también tienen importancia. Algunos de los nuevos minerales formados por estos

procesos de reacción ocupan un mayor volumen que los minerales originales. Esto también produce determinada cantidad de tensiones y contribuye a la fracturación de la roca. Otros productos del intemperismo se convierten en solubles y son disueltos en las aguas subterráneas. Esto creará pequeños vacíos en la roca, lo cual contribuye también a la fractura.

Los diagramas Eh/pH son muy útiles para determinar si un mineral es químicamente estable en las condiciones de intemperismo. Sin embargo, los cambios de estaciones climáticas contribuyen al cambio del nivel de las aguas subterráneas lo cual influye en los niveles de Eh/pH.

No todos los elementos químicos que pasan a soluciones en los procesos de intemperismo permanecerán en esta condición con el tiempo incluso en las condiciones mas estables. El denominado "Scavenging effect" de la precipitación de hierro e hidróxidos de manganeso es un fenómeno común en las superficies de las aguas subterráneas cuando elementos químicos con iones de similar tamaño y carga pueden ser extraídos de las soluciones en las aguas subterráneas.

-Las biológicas: Los materiales orgánicos contribuyen al intemperismo. La acción de las raíces, las cuales penetran en fracturas y fisuras provocando una desagregación de granos, como también los procesos químicos que resultan alrededor de las raíces. Se conocen valores de pH alrededor de 2 cerca de las raíces. Los materiales orgánicos también son importantes por la cantidad de O2 y CO2 que le aportan a las rocas de la superficie. También las plantas retienen humedad y como el agua es un catalizador del intemperismo también es un factor importante. La oxidación del hierro y de los sulfuros, como también la reducción de sulfuros son reacciones que pueden ser fuertemente catalizadas por ciertas especies de bacterias.

La intensidad y el tipo de intemperismo dependen del clima. Un perfil de intemperismo extremo podría tener cientos de metros en ambientes húmedos tropicales, mientras que en áreas secas el intemperismo es relativamente bajo. En ambientes de alta montaña y zonas polares el congelamiento de agua en poros de las rocas juega un papel importante.

FORMACIÓN DEL SUELO

La combinación del sustrato geológico, de las condiciones geomorfológicas y de los procesos de intemperismo descritos anteriormente resultan una gran cantidad de diferentes tipos de suelo. Cada uno de ellos se caracteriza por una disposición diferente de sus capas y de sus horizontes, cada uno con propiedades distintivas. En general, se clasifican tres tipos de suelos:

-Suelos azonales: Estos están pobremente desarrollados y están localizados en área que incluyen litosuelos, coluvios y aluvios.

-Suelos intrazonales: Son suelos bien desarrollados en determinadas zonas, los cuales incluyen suelos hidromórficos, en ciénagas y pantanos, y suelos salinos en depresiones desérticas.

-Suelos zonales (Suelos verdaderos): En estos han sido muy debatidos sus tipos aunque se ha logrado determinar 6 tipos de los mismos.

En grandes áreas de países tropicales se desarrollan los suelos tipo latosólicos, los cuales se subclasifican en:

-Suelos ferruginósos en áreas con vegetación de sabana.

-Suelos ferralíticos, desarrollados en bosques tropicales y también en plataformas continentales antiguas con baja pluviosidad.

-Ferrisuelos: los cuales se desarrollan en las áreas mencionadas anteriormente, pero donde el sustrato posee rocas máficas.

Para los tipos ferralíticos y ferrisuelos se emplea el término LATERITAS. Este tipo de suelo tiene una especial importancia y es de mucho interés para la exploración geoquímica.

Para la formación de las lateritas es indispensable la existencia de un clima húmedo y caliente con cambios de estaciones climáticas que permitan períodos de sequía. También es importante la porosidad de las rocas y el desarrollo de un sistema de drenaje superficial.

Las lateritas consisten en un conjunto de minerales compuestos por goetita, hematita, hidróxidos de aluminio, minerales de caolinita y cuarzo. Si un perfil de suelo laterítico se seca y como consecuencia baja el nivel de las aguas subterráneas la parte superficial del perfil laterítico se puede convertir en un verdadero caparazón ferruminoso y este proceso es irreversible.

En la figura superior podemos observar 4 tipos de suelos zonales. Un perfil de suelo puede ser subdividido en diferentes horizontes A, B y C. Cada uno de ellos a su vez puede ser subdividido en secciones. En tanto cada horizonte tiene sus propiedades específicas y ambiente químico. El perfil de un tipo de suelo puede variar considerablemente de tal manera que ciertos horizontes pueden ser muy gruesos y en otros casos no existir. Algunas variaciones de las propiedades químicas y físicas en los diferentes horizontes pueden resultar en los suelos podzólicos tropicales. También el contenido de sus elementos trazas puede tener variaciones. De aquí debe quedar bien claro que es muy importante en la exploración geoquímica de suelos que las muestras sean tomadas siempre del mismo horizonte.

Podemos observar que el halo de dispersiones secundarias es diferente para los horizontes A, B y C en zonas donde debajo de estos existe un depósito mineral vetíticos. La anomalía en el horizonte A y B tiene el mismo ancho, pero en el horizonte B carece de contraste. En cambio, en el horizonte el contraste es muy pronunciado, pero la anomalía es muy dispersa y muy limitada a la superficie lo cual requeriría de una densidad de muestreo muy grande. También las muestras del horizonte C no son viables de obtener, por lo tanto, el muestreo en el horizonte B sería el mas apropiado.

Además de ser importante la escogencia del horizonte del suelo a ser muestreado es importante tener en cuenta a la hora de tamizar el tamaño de grano y el procedimiento analítico a tener en cuenta. El tamaño mas común de fracción granulométrica a ser analizado es el de -80 mallas (0.187 mm). Esto parte del principio de que las anomalías producto de las dispersiones mecánicas pueden ser mejor determinadas en suelos con materiales no clasificados mientras que las dispersiones hidromórficas de elementos se detectan mejor en las fracciones mas finas.

No todos los minerales son afectados por el intemperismo de igual magnitud. Esto puede ser medido por la resistencia de los mismos al intemperismo lo cual se manifiesta de manera inversa a la serie de Bowen de cristalización de los minerales.

Podemos decir que los feldespatos son fácilmente alterados a minerales de arcilla. La hidrólisis es la fuerza principal donde los metales trazas son liberados de las redes cristalinas. De esta manera las parte intermedias de las aguas subterráneas liberan iones que son dispersos hidromórficamente en la vertical y lateralmente.

Hay varios minerales que son resistentes a la meteorización. Cuarzo, Zircón, rutilo, oro, .... Estos minerales pueden concentrarse en los horizontes A y C. Estos minerales poseen

elementos trazas. por ejemplo la magnetita tiene valores de Cu, Pb y Zn, los cuales pueden alterar los contenidos de fondo. El Zircón tiene valores de U.

Meteorización de Depósitos Minerales y Patrones anómalos de dispersión de los elementos trazas

Existen dos tipos de dispersiones secundarias de los depósitos minerales en el ambiente de Meteorización:

a. Dispersiones clásticas o mecánicas de pequeñas partículas mineralizadas llegando hasta rodados, los cuales son liberados por diferentes fuerzas de orden físico.

b. Dispersiones hidromórficas debido a la hidrólisis o disolución de la mineralización por las aguas subterráneas y reprecipitación de estos minerales a determinada distancia de la fuente de origen. Esto incluye transporte en formas coloidales de los componentes químicos de la mineralización.

Relación elementos - geología

Las condiciones de meteorización en depósitos no sulfurosos funcionan de la misma manera que en cualquier tipo de rocas. Las trazas de elementos metálicos crean anomalías en los suelos de pendiente y son de naturaleza clástica como es el caso de minerales existentes como cromita, casiterita y wolframita.

Las condiciones de intemperismo y meteorización hacia los minerales sulfurosos difiere considerablemente de los no sulfurosos. La oxidación de la pirita provoca un ambiente de bajo pH, en palabras simples se forma ácido sulfúrico. Bajo estas condiciones de bajo pH y ambiente oxidante la mayoría de los otros minerales son literalmente oxidados en lo cual elementos como Zn, Cu, Ni y Co son liberados en relativamente altas cantidades. La movilidad de estos elementos en estas circunstancias es muy alta y consecuentemente se forman unos extensos patrones de dispersión hidromórficas.

Dado que el patrón hidromórfico es relativo a la meteorización de las rocas, estos son bien mostrados en la parte alta del horizonte B del suelo. Aquellos elementos que no son móviles en estas circunstancias se acumularán formando los denominados "sombreros de hierro" en la parte superior de los depósitos de mena sulfatada. Esta zona, denominada también "gossan", constituye una zona muy enriquecida en hierro, a veces formando un casquete, las cuales son muy parecidas a las de los suelos lateríticos, lo cual solo es distinguible a partir de estudios isotópicos.

Efectividad en el Muestreo del saprolito

Falsas Anomalías por dispersión y cambio de pendiente

Muestreo de Suelos

El muestreo de suelos se realiza durante las fases de exploración semidetallada y detallada en un área más local, posterior al muestreo de rocas y sedimentos activos, principalmente donde se encontraron anomalías geoquímicas con el objetivo de ubicar en superficie, delimitar y contornear la anomalía e identificar la zona de influencia en superficie y la relación de los valores anómalos con el supuesto cuerpo mineralizado a profundidad. El muestreo de suelos ayuda a precisar los sitios donde se podrían hacer perforaciones exploratorias, si es el caso.

Los estudios de orientación deben constituir el primer paso en un muestreo de suelos, los cuales tienen como objetivo definir los parámetros y factores a tener en cuenta para dar con la presencia de posibles zonas anómalas que caractericen una mineralización. También conocer la distribución de metales en el área no mineralizada y analizar la cubierta: si es residual o transportada ya sea por el hielo, el agua, el viento u otro agente.

Preparación y Análisis de las Muestras de Suelo

En el laboratorio geoquímico las muestras son desempacadas, verificada la identificación, las muestras se secan a temperatura ambiente menor de 40oC sobre recipientes no metálicos. Se retiran los fragmentos de roca o material ajeno al suelo y se desintegra la muestra si se requiere en mortero de madera o en recipiente plástico. Luego se homogeniza y se tamiza en un tamiz de nylón de 150 um y correspondiente a una malla 80-100. Se cuartea y se toma una cantidad suficiente para los análisis químicos respectivos. Las restantes fracciones se archivan como testigos.

La manipulación de las muestras de suelo desde la colecta hasta el análisis químico debe estar libre de contaminación, tanto antrópica en el sitio de muestreo como por un material metálico, recipientes sin lavar o bolsas plásticas ya usadas.

Parámetros a tener en cuenta:

- Características fisiográficas del sitio de muestreo

- Vegetación, clima y drenaje

- Clasificación del material parental de donde proviene la muestra

- Clasificación del suelo

- Descripción de los horizontes que constituyen el perfil generalizado

- Selección de los elementos químicos a analizar

- Escogencia del horizonte que presenta los mejores contenidos en los elementos analizados

- Presencia de precipitados químicos

- Cantidad de materia orgánica presente y proporción de arena y arcilla en la muestra

- pH y Eh de la muestra en el sitio de muestreo

- Posibilidad de contaminación por el hombre

Procedimiento para la Toma de Muestras de Suelo

Selección previa del sitio seleccionado para tomar la muestra de suelo residual que debe ser representativo de la cada una de las unidades litológicas y del material en estudio. Luego cavar los apiques en los sitios seleccionados y describir en forma detallada los horizontes que constituyen el perfil del suelo y de la muestra que se recolecte descartar las raíces, restos vegetales o animales y los fragmentos de roca presentes.

Colectar la muestra de suelo en una bolsa de plástico de calibre apropiado, para evitar daño de la bolsa y contaminación del material, debidamente rotulada y sellada. Posteriormente las muestras son transportadas y enviadas a los laboratorios para los análisis químicos respectivos.

Al estudiar los horizontes de suelos residuales podemos conocer la tendencia en el contenido de varios elementos químicos hacia profundidad y escoger el horizonte más propio para el muestreo. Generalmente el horizonte B y las fracciones más finas de éste, son las de contenidos más altos de iones metálicos, debido a la migración de soluciones mineralizantes a través de fracturas que provienen desde la mena. Este horizonte es de mayor interés económico, desde el punto de vista de la exploración geoquímica. En cambio, para la acumulación de materia orgánica, arcilla y óxidos hidratados de Fe y Mn que los fijan, es el horizonte A.

Una de las mayores dificultades al hacer el muestreo se fundamenta en las diferencias que se presentan en el contenido de varios elementos metalíferos en los horizontes naturales. Estas dificultades se deben a la interferencia de aluviones, morrenas y depósitos fluvioglaciares, entre otros. En zonas donde se presenta movimiento de la cubierta del suelo, tanto el muestreo como su interpretación deben ser cuidadosos.

El muestreo y análisis de suelos se realizan en suelos residuales, profundos y en áreas de poca manifestación mineral. En cambio cuando son capas transportadas se deben considerar factores hidrológicos y otros eventos que provocaron el desplazamiento del material que constituye la zona anómala. En los suelos transportados se debe conocer la relación entre el contenido de los elementos químicos en los horizontes superficiales y profundos. Por ejemplo, las capas de origen glacial muestran material heterogéneo y complejidad del transporte.

También la topografía es un factor a considerar en el muestreo. En terrenos de fuerte relieve los suelos se toman sobre las cuchillas que son divisorias de aguas, complementado con muestras a lo largo de las laderas. Además, de los sedimentos activos que se toman en los en los lechos de las quebradas.

En una zona donde se conoce en detalle la geología y se han identificado las zonas de alteración hidrotermal, además si se conoce el rumbo de las estructuras geológicas, el sistema de muestreo de suelos utilizado se determina por la forma posible y dimensión de la mineralización que se busca, de tal manera que las líneas de muestreo sean paralelas entre sí y orientadas en forma perpendicular al depósito buscado; El sitio de muestra debe ir espaciado, no mayor a 50 m. De tal manera que varias muestras intercepten la supuesta mineralización.

Se recomienda tomar entre 200 y 250 gr. de muestra de suelo del horizonte escogido a profundidad, previamente seleccionado en el muestreo de orientación. En casos especiales, por ejemplo en la búsqueda de metales preciosos, se colectan hasta 2 Kg. Para tomar la muestra se utiliza como herramienta un barreno ("auger") o barretón, como el que utilizado por los agrónomos. Las muestras se guardan en bolsas nuevas de polietileno, debidamente rotuladas.

Los perfiles y los sitios de extracción de cada muestra deben ser marcados claramente en el terreno con hitos y estacas numeradas, utilizando una nomenclatura apropiada en cada punto.

El sitio de muestreo debe ser preferiblemente plano y no en depresiones

Biogeoquímica

Dentro de esta temática es importante destacar la combinación entre la geología y la botánica, la cual se basa en el principio de que las plantas son un elemento en el cual el medio ambiente ejerce una gran influencia, fundamentalmente todo lo concerniente al suelo y su substrato. De esto existen determinadas plantas que solo crecen en tipos de suelos derivados de ciertas rocas. Este factor es de mucha utilidad como criterio geológico, no solo para el suelo, sino para las determinaciones usando Sensores remotos.

La aplicación de la geobotánica en exploración mineral se basa en el hecho de que existen variedades de plantas que han desarrollado sub-especies donde el suelo posee concentraciones anómalas de determinados elementos químicos, en algunos casos solo crecen en el entorno de zonas de intemperismo de depósitos minerales. Otras plantas crecen más altas, más bajas o con diferente forma o color en dependencia de cierta vecindad con mineralización.

PROSPECCIÓN BIOGEOQUÍMICA

Las plantas en cierto modo “muestrean” la zona de influencia de sus raíces, éstas toman junto con el agua del suelo, las sustancias minerales disueltas en ella las cuales son útiles para su metabolismo. Además, pueden absorber material que está unido a la superficie de partículas elásticas, en parte por el efecto de microambientes ácidos generados por las raíces y en parte por fenómenos de cambio de base. El movimiento de constituyentes inorgánicos a la planta es controlado selectivamente de manera que algunos elementos son admitidos libremente mientras otros son rechazados en distinta proporción.

Las raíces de las plantas están disponibles para penetrar la cobertura del suelo y continuar hacia profundidad a través de mecanismos de muestreo, bajo el suelo transportado. Al analizar las muestras de plantas en ellas sólo se detectan los metales en solución que son absorbidos por las raíces de las plantas y no en todas se manifiesta el contenido de los mismos elementos.

Ciclo Biogeoquímico

En las plantas los factores determinantes de anomalías de origen biogeoquímico son: Disponibilidad de elementos en el suelo, el cual depende del contenido del elemento y

de su movilidad relativa en la planta.

Esta a su vez es función del pH, potencial redox, capacidad de cambio de bases y presencia de agentes complejos.

· Características nutricionales de la planta.· Efectos químicos y biológicos de la incorporación de elementos químicos a la planta.

Los principales oligoelementos químicos que absorben las plantas para su crecimiento son:

N, K, P, S, Ca y Mg, además de varios elementos trazas.

De tal manera que si en los suelos no están disponibles o se encuentran en menor o mayor cantidad al valor normal, las plantas sufren trastornos en el metabolismo o mueren.

El grado de desarrollo vegetal depende del medio ambiente químico, físico y biológico. Los cambios físicos anormales que se presentan en la planta son causados por la presencia de elementos venenosos en las sustancias que nutren la planta, denominados tóxicos y por deficiencia en el contenido de algunos oligoelementos. Por ejemplo:

- Cr: Hojas amarillas con guías verdes

- Co: Manchas blancas en las hojas

- Cu: Manchas blancas en las hojas inferiores hojas con clorosis.

- Mo: Coloración amarillo-anaranjado

- Ni: Manchas blancas en las hojas, formas estériles sin pétalos.

- U: Frutos de formas anormales, formas estériles sin pétalos.

- Zn: Clorosis en las hojas, zonas muertas.

Las variaciones morfológicas o de coloración se deben a la acción fisiológica perjudicial de algunos elementos metálicos, cuando el contenido es alto. La clorosis (coloración amarilla anormal de las plantas) puede darse por el exceso de Ni, Cu, Co, Cr, Zn y Mn, elementos antagónicos al Fe en el metabolismo de la planta y tienden a producir un déficit de este oligoelemento, lo que ocasiona fallas en la producción de clorofila y la consiguiente decoloración. Por lo tanto, la clorosis no es un indicador geobotánico específico.

La identificación de especies de plantas con síntomas indicadoras de toxicidad requiere de especial conocimiento y capacidad de observación, preferiblemente por parte de biólogos. En este sentido, un elemento químico es de interés en exploración si con él es posible establecer una relación del contenido normal con respecto al contenido del medio ambiente que soporta la planta. De allí la importancia de escoger bien las plantas que se van a muestrear, teniendo en cuenta:

Individuos de diferentes especies vegetales no se pueden mezclar

Datos provenientes de diferentes partes de la planta no se pueden mezclar, siendo preferibles las hojas que se toman a diferente altura, donde se produce la mayor evaporación

El drenaje influye tan largas sean las raíces

La profundidad de penetración de las raíces.

Muestreo de Plantas

La Exploración Geobotánica se debe iniciar con un estudio de orientación que, aparte de los factores geológicos, debe incluir la relación entre las rocas mineralizadas conocidas, los suelos y las raíces de las plantas. Complementado con estudios botánicos relativos al medio de crecimiento de las especies presentes. Además de tener en cuenta en la zona factores pedológicos, hidrológicos, biogénicos y la contaminación debida a herbicidas.

El muestreo puede ser efectuado sistemáticamente en una red de muestreo, o bien tomando las plantas en los sitios posibles, si la especie escogida es poco abundante. Una muestra de 30 a 50 gr preferiblemente de las hojas jóvenes es representativa, puesto que la evaporación se presenta principalmente en las hojas provenientes de distintas partes de la planta. Esta cantidad es suficiente para proporcionar 1 a 2 gr de ceniza para el análisis químico.

En la interpretación de anomalías biogeoquímicas es importante considerar no sólo valores absolutos, si no también proporciones entre contenidos de elementos químicos.

La etapa siguiente es graficar en un mapa la ubicación de la especie que se busca, superponiendo los análisis químicos de las muestras e interpretando la información en términos de mineralización sobre mapas de suelo y geológico.

Al interpretar la información las condiciones mínimas deben ser muy estándar. De tal manera que no se pueden agrupar datos provenientes de diferentes especies, partes de la planta, edades, regiones y estaciones climáticas distintas.

Geobotánica en la prospección de Oro

FASES DE EXPLORACIÓN GEOQUÍMICA

RECONOCIMIENTO, PROSPECCION, EXPLORACION GENERAL, EXPLORACION DETALLADA

Según A. W. Rose et al. en Geochemistry in Mineral Exploration (1979) la Geoquímica Aplicada para la búsqueda de minerales consiste en medir sistemáticamente una o más propiedades químicas, principalmente el contenido de elementos menores y trazas de una sustancia o material que se presente en estado natural.

En este caso materiales como rocas frescas y mineralizadas (fragmentos, núcleos de perforación y rodados), suelos, sedimentos activos fluviales o lacustres, concentrados en batea, detritos glaciales, vegetación, agua superficial y subterránea, vapor de agua, gas, aire, entre otros.

El objetivo de la Geoquímica Aplicada, como herramienta de búsqueda, es identificar y localizar contenidos anormales o erráticos de uno o varios elementos químicos, presentes en halos o aureolas de dispersión primaria o secundaria. De tal manera, que cuando se identifique y se conozca su distribución podamos localizar yacimientos ocultos, asociados a ambientes geológicos favorables para su formación (Figuras 10).

El objeto de la búsqueda de yacimientos puede ser económico o científico. En el primer caso, es más limitado a un caso particular, pero los resultados son inmediatos y efectivos. En el segundo caso, involucra a la geología desde un punto de vista regional y genera expectativas sobre el ambiente de formación del depósito.

Es una de las razones por lo que el prospector no debe abandonar los principios teóricos geológicos – estructurales - geoquímicos de presentación y comportamiento de los posibles depósitos presentes en la región a muestrear. Además se debe tener en cuenta que al cambiar

de región o distrito minero debe corregir, modificar y ajustar los patrones tradicionales de muestreo para identificar con buena certeza el nuevo campo minero de trabajo. También considerar que los tipos de muestras que se tomen no son guías infalibles, pues nadie estuvo presente cuando se formó el depósito que se quiere buscar.

Ahora bien, el trabajo se dificulta en zonas selváticas, en lugares donde la cubierta del suelo es extensa y de mucho espesor, en zonas de difícil acceso, el relieve accidentado, la altitud y el clima riguroso. De manera contraria, donde ya existen mapas topográficos, fotografías aéreas utilizables el trabajo de campo y depósitos conocidos y bien estudiados, la exploración se facilita un poco más.

En otro sentido, los factores materiales que influyen en la distancia, a la cual se puede detectar un yacimiento, dependen en gran medida de la movilidad de los elementos que lo constituyen, de sí está aflorando y de la velocidad de los procesos erosivos, de las condiciones climáticas y del desarrollo del drenaje en la región donde se presente el contraste geoquímico entre la mineralización y la roca con la cual está asociada. En segunda instancia, de las técnicas analíticas y estadísticas utilizadas y del acertado análisis e interpretación de los datos e información. Al interpretar los valores anómalos ubicados en áreas especificas, anomalía geoquímica, es importante asociar y clasificar cada una de las anomalías a categorías específicas de yacimientos minerales. Esto trae consigo el hallazgo de cinturones mineralizados en una región.

Al utilizar técnicas modernas de muestreo, procedimientos analíticos y estadísticos en la búsqueda de nuevos depósitos minerales se esta contribuyendo a la evolución de la exploración geoquímica, mejorando cada día la interpretación de los datos e información obtenida. Para lograrlo, es importante conocer los procesos de formación de los minerales, meteorización, formas de transporte y dispersión de los elementos.

3.1. ESCALA DE MUESTREO

Para ubicar una zona anómala se parte del conocimiento geológico regional, en la cual se reconocen las unidades geológicas, los cinturones mineralizados y las zonas de explotación minera. Continúa con etapas de prospección y exploración para identificar la zona anómala y luego geoquímica en detalle para cerrarla en superficie, delimitar sus zonas de alteración y mineralización. Posteriormente viene la ubicación a profundidad del cuerpo individual mineralizado o mena, a través de perforaciones exploratorias (Figura 15).

Al iniciar los trabajos de campo, Fase I, es importante separar el área en cuencas hidrográficas, las cuales serán clasificadas según su longitud y caudal; atendiendo además a la escala de muestreo (Figura 14 a y b). La escala sirve para estimar la cantidad aproximada de muestras a ser tomadas (Figura 15).

ETAPA DE RECONOCIMIENTO

Para emprender una labor de Reconocimiento se requiere un conocimiento previo de la región donde va a trabajar, del ambiente geológico, del relieve, del acceso y de las áreas localizadas más cercanas al sitio escogido. Recolectar mapas topográficos, fotografías aéreas, mapas geológicos si existen, escoger el personal apropiado e indicado y conocer el terreno a investigar.

El objeto es localizar el ambiente geológico donde se ubiquen zonas potencialmente mineralizadas que justifiquen un estudio más amplio para la ubicación de un yacimiento. La evaluación sólo se debería hacer si se cuenta con datos suficientes que se puedan utilizar para establecer una analogía con yacimientos vecinos, con posean características comparables.

Figura 14 a y b. Separación de un Drenaje por Cuencas, subcuencas y Clasificación

Sobre los mapas base de trabajo que se tienen se deben señalar los posibles sitios o afloramiento de muestreo y el tipo de muestras a recolectar, la interpretación de las estructuras de las rocas, tectónica, formas topográficas dominantes y drenaje, entre otras características.

La fase de Reconocimiento Identifica a escala regional, las zonas con fuerte potencial minero, ayudándose de:

Resultados de estudios y mapas geológicos regionales

Inspección preliminar sobre el terreno

Métodos aéreos e indirectos

Presunción y extrapolación geológica apoyándose en sitios conocidos

ETAPA DE PROSPECCIÓN REGIONAL

Corresponde a las primeras fases de un proyecto y consiste en la toma de muestras en el área escogida y delimitada geográficamente.

El objetivo es conocer la distribución de los contenidos de los elementos químicos analizados, dentro de un marco geológico regional, geoquímico y movilidad (halos de dispersión) de éstos elementos que cubran distancias de varios kilómetros a partir de las posibles fuentes. El resultado de la fase regional es localizar anomalías geoquímicas caracterizadas por valores anómalos de los elementos estudiados.

Dependiendo del conocimiento geológico que se tenga de una región y del posible potencial mineral, se puede definir con claridad la densidad e intervalo entre muestras y los elementos químicos indicadores. Por ejemplo, altos contenidos de Ni corroboran la presencia de rocas ultramáficas, sulfuros o ambos y el análisis adicional de Cr ayuda a resolver la ambigüedad entre ambos, Ni en las primeras rocas y Co en las segundos.

De otro lado, por las dificultades de acceso a áreas nuevas y pocas posibilidades de regresar a la zona de trabajo, es recomendable realizar la cartografía geológica simultáneamente con la

prospección geoquímica, pero planificadas a dos escalas diferentes y a dos años de plazo con el fin de aprovechar al máximo el personal en el campo y disminuir costos. Para lograr resultados positivos es recomendable un grupo interdisciplinario de geólogo, geoquímico y químico.

La escala regional de los mapas, utilizados para el muestreo, comprende planchas a escala desde 1:100.000 hasta 1:25.000 preferiblemente. El número de muestras aproximadas será de 2 muestras por cada 10 Km2. El rango de muestras puede oscilar entre 20 y 35 muestras por plancha.

Las muestras de importancia son las siguientes: rocas (in situ y rodados), sedimentos activos finos, aguas y eventualmente concentrados en batea.

A escala regional los sedimentos activos son una ayuda para ubicar cinturones mineralizados, identificar mineralizaciones, provincias geoquímicas y contactos litológicos. Las muestras se toman a lo largo del río principal, a intervalos de 2,5 Km entre dos muestras y en afluentes que tengan longitudes superiores a 3 Km.

Las muestras de roca deben ser frescas y representativas de las diferentes litologías del área, así como rocas mineralizadas. También los rodados mineralizados son una ayuda para interpretar las unidades litológicas, la alteración y clase de mineralización que aflora.

FIGURA 1. Resultado de un Muestreo Regional de Sedimentos Activos Finos

ETAPA DE EXPLORACIÓN

El objeto es establecer las principales características geológicas del yacimiento o prospecto mineralizado que en fases anteriores se encontró, proporcionando una indicación razonable de su continuidad y una primera evaluación de sus dimensiones, su configuración, su estructura y su contenido. En ésta etapa el proceso sistemático consiste en investigar en más detalle el yacimiento mineral, delimitando las zonas prometedoras.

Los métodos empleados consisten en cartografía de superficie, toma de muestras sobre una malla amplia, previamente diseñada según las características del prospecto mineralizado, perforaciones de calicata y sondeos para el conocimiento de la mineralización a profundidad, los tipos de minerales. Las muestras deben ser analizadas en el laboratorio.

La escala de los mapas utilizados para el muestreo, varía desde 1:25.000 hasta 1:5.000, comprende generalmente áreas desde 100 hasta 50 Km2 y la presentación final en mapas a escala 1:10.000. La densidad de muestreo debe ser mínima de 10 muestras por Km2.

En ésta etapa se toman muestras de sedimentos activos, concentrados en batea para minerales pesados, rocas mineralizadas, suelos, eventualmente aguas y gases.

FIGURA 2. Resultado de un Muestreo Regional de Sedimentos Activos Finos

Todos los tributarios con una longitud mayor a 2 km son muestreados, utilizando sedimentos activos entre 0,5 y 1 Km. de distancia entre muestras. En caso de que la mineralización sea de metales preciosos o minerales de alto peso especifico, se utilizan concentrados en batea (en un número considerable de bateadas por estación). En el caso de suelos, se colectan a lo largo de los filos principales y secundarios, tomando muestras a una distancia entre 100 ó 50 m, entre ellas. Las rocas se colectan en sitios seleccionados, como muestras unitarias o compuestas, en forma de esquirlas o fragmentos; también a lo largo de canales hechos por el explorador y que cortan estructuras que contienen mineralización.

ETAPA DE EXPLORACIÓN EN SEMIDETALLE A DETALLE

A partir de los resultados positivos obtenidos en las fases anteriores se lleva a cabo la etapa de Exploración Geoquímica en semidetalle. El objetivo de ésta etapa es corroborar de que las anomalías geoquímicas encontradas sean significativas, es decir relacionadas directamente con una mineralización, delimitarlas con mayor precisión, encerrarlas y caracterizarlas, asociándolas directamente con ambientes geológicos específicos. (Figura 17).

FIGURA 3. Relación entre un muestreo a Escala Regional y en Semidetalle

Figura 18. Zona Anómala Significativa y sitio a hacer Perforación Exploratoria

Se recomienda para ésta fase utilizar técnicas de exploración geofísica para reconocer y corroborar las características del cuerpo mineralizado a profundidad. El grado de confiabilidad deberá ser suficiente para permitir decidir, si están justificados posteriormente, una exploración detallada y estudios de previabilidad minera.

ETAPA DE EXPLORACION DETALLADA

La etapa subsiguiente a la anterior es la fase de Exploración en Detalle. El objetivo es detallar el "blanco" mineralizado y establecer la relación con las rocas adyacentes, determinar la geometría del cuerpo mineralizado, su forma, tamaño y espesor. Además de establecer la tendencia de la mineralización y la distribución de valores. Esto se obtiene a partir de resultados de las prospecciones geoquímica, geofísica y de perforaciones exploratorias.

Consiste en delimitar un yacimiento conocido, de forma detallada y en sus tres dimensiones, mediante el muestreo de varios sitios, se necesita precisión y exactitud.

La escala de los mapas utilizados para el muestreo varía desde 1:2.000 a 1:500, cubre áreas menores de 5 Km2. Finalmente se considera que los trabajos a escala 1:500 o mayor constituyen propiamente la geología de la mina.

Para fijar con mayor precisión la zona anómala se desarrolla un muestreo de suelos utilizando trincheras, apiques ó a lo largo de una red geométrica de muestreo diseñada con líneas perpendiculares entre sí (malla), donde se toman muestras máximo cada 25 m. También se colectan muestras específicas de roca mineralizada o con alteración hidrotermal.

Para definir los sitios donde se harán las perforaciones exploratorias, se debió previamente realizar trabajos de geología y geofísica exploratoria.

Se utilizan para tomar muestras, los afloramientos, calicatas, sondeos, galerías, túneles. La malla de muestreo debe ser poca espaciada y densa en muestreo, establecer geología en detalle, estructuras y contenido mineral.

FIGURA 10. Procedimiento para analizar e interpretar Información Geoquímica

Figura 11. Manifestación de una Mineralización en Superficie