Modelos geológicos en la exploración minera

Algunas reflexiones sobre el rol de los modelos en la exploración minera, su influencia en los descubrimientos modernos, incidencia en los costos de exploración, estimación de recursos, manejo y transferencia de la información

Exploración->Planeamiento–>Desarrollo->Extracción ->Procesamiento

A manera de introducción “Buscar (explorar) un yacimiento mineral equivale a buscar una aguja en un pajar”, …………en qué pajar? Le exploración es una actividad altamente creativa y costosa

• requiere de un adecuado conocimiento de los rasgos geológicos de una región (información geocientítica), situación sociopolítica, oportunidades, soporte científico y tecnológico

• requiere capacidad de síntesis (de un conjunto de datos: geológicos, estructurales, geoquímicos, geofísicos, isotópicos, etc)

La efectividad y el éxito de la exploración dependen de una serie de decisiones basadas en la integración adecuada de la información

• Política y estrategia adecuadas • Aplicación de métodos y técnicas correctas • Toma de decisiones acertadas

El desarrollo de los modelos de exploración y su aplicación han permitido elevar el promedio de éxito y reducir el costo de la exploración

• Los modelos son herramientas dinámicas, que constantemente integran información de las regiones o áreas de exploración, que suelen cambiar con el transcurso del tiempo

• El uso apasionado, siguiendo las corrientes del momento, las “escuelas” y los paradigmas conducen al fracaso, mayores costos y probablemente terminan destruyendo un proyecto

• Las probabilidades de éxito en un “blanco” aumentarán en función de la aplicación de un modelo que responda a un proceso racional y no emocional

1

Un modelo de exploración es una herramienta poderosa, su aplicación racional constituye una ventaja competitiva

• Sin embargo, un modelo no es la “llave” o la “barita mágica” para el descubrimiento de un yacimiento, pero con él, las probabilidades de encontrar un yacimiento serán mayores

• El uso racional de un modelo, paralelamente a una adecuada estrategia y metodología de exploración son la garantía de un trabajo serio y confiable

• Los modelos de yacimientos con una robusta base de datos, bien diseñados y rigurosamente construidos permiten a los geólogos de exploración predecir los posibles tipos de yacimientos existentes, ponerlos en evidencia y conjuntamente con otros especialistas determinar su viabilidad económica

La Exploración minera en los últimos 100 años Del siglo pasado a la actualidad la exploración minera esta marcada por tres etapas, cada una de ellas caracterizada por importantes logros y cambios en la postura de sus actores y las técnicas empleadas. 1900-1940

• La exploración/prospección estuvo fundamentalmente basada en la observación directa

• Los prospectores han sido los actores principales en los descubrimientos (Mount Isa, Merenski Reef, Antamina, Cuajone, Tintaya, etc)

• La mayoría de los depósitos tenían afloramientos u otras evidencias de campo, por lo que cualquier teoría geológica no tenía importancia para su descubrimiento

• El rol del geólogo adquiere importancia luego del descubrimiento, en las etapas de evaluación, estimación de recursos y producción

• Algunos métodos geofísicos fueron introducidos a finales de este periodo (por ejemplo el método gravimétrico que permitió definir la extensión de la cuenca del Witwatersrand/Sudafrica)

1940-1965

• Se extiende la exploración regional usando métodos indirectos principalmente geofísica, producto de su desarrollo con fines militares, durante la segunda guerra mundial

• La geofísica se empleó con éxito en la busqueda de yacimientos de metales base, se usaron preferentemente los métodos magnéticos y electromagnéticos

2

• Entre 1950 y 1960 gracias a estos métodos se descubrieron varios yacimientos en Norteamérica, Australia y Africa

• Durante la década de 1950 muchas compañias introdujeron en la exploración el concepto de modelos genéticos, esto permitió el descubrimiento de importantes yacimientos y así abrió el camino para su uso en las décadas siguientes

1965 al presente

• Para los geólogos exploradores los métodos indirectos (geoquímica y geofísica) han sido y son las herramientas fundamentales

• Particularmente importante es el evolución de la prospección geoquímica, gracias al desarrollo de los equipos y nuevos métodos de análisis (versátiles, rápidos, con sorprendentes límites de detección y sobre todo confiables). Hay que resaltar la geoquímica aplicada a terrenos semi áridos y zonas de glaciares

• La sofisticación de los métodos geofísicos y la sensibilidad de los equipos han permitido reinterpretaciones en áreas antes abandonadas

• Los exploradores han logrado reducir la prospección geoquímica y geofísica a áreas prospectivas (blancos). El sustento teórico para este logro son los modelos genéticos

• En los últimos 25 años, nuevas herramientas (imágenes satelitales, imágenes espectrales –Aster-, equipos portátiles: magnetómetros, Pima, Innov-X, Lámpara UV) han contribuido de manera considerable en la optimización y efectividad de las exploraciones

• Si bien es cierto que en el campo es donde se obtiene la información directa, ésta se limita a la información superficial, por lo que es necesario perforar

• El uso de técnicas experimentales han permitido afinar los conceptos y modelos (Tabla 1.7, Edwards & Atkinson)

• Otras herramientas importantes son, los cada vez más avanzados y sofisticados, programas computarizados que permiten el tratamiento de pesadas bases de datos, su interpretación y modelamiento.

Figs SIG, minesite, etc, modelamientos..

• Routhier (1967) fué, probablemente el primer geólogo, que planteó ideas sobre la formación de yacimientos en términos de modelos genéticos, así como lo entendemos actualmente

Qué es un modelo?

3

Es un conjunto de datos (información) organizados de manera sistemática, que describen todas o la mayoría de las características escenciales (atributos) de un determinado fenómeno natural (yacimiento mineral)

• Un modelo (de yacimiento mineral) es la aproximación más cercana a la realidad

• Puede ser representado como: una descripción textual, una lista de atributos, un conjunto de ecuaciones, un esquema (gráfico) o la combinación de ellos.

• Los modelos, sobre todo los descriptivos, se conocen y han sido aplicados desde hace mucho.

• Usamos los modelos para sistematizar y sintetizar nuestras experiencias y predecir lo que no es posible ver

• Algunos modelos están apoyados en sofisticados programas de computo, flujo de datos numéricos, análisis experimentales, etc.

• Un yacimiento, al igual que una huella digital, es único; un modelo reúne los atributos de yacimientos similares para establecer un “tipo”

• Uno de los propósitos de los modelos es proveer información que ayude a encontrar y estimar un yacimiento

• Idealmente los modelos deben proveer información para: diferenciar áreas prospectivas de estériles, caracterizar las mineralizaciones, los yacimientos de las ocurrencias y estimar los recursos

Para que sirven?

• Diferenciar áreas prospectivas de estériles: definir blancos de exploración

• Caracterizar las mineralizaciones: tipos de yacimientos • Diferenciar los yacimientos de las ocurrencias minerales • Estimar recursos minerales: ley y tonelaje • Definir y optimizar estrategias de exploración • Viabilidad económica de los recursos minerales • Facilitar la transferencia de la información y la continuidad del

proceso: Exploración-> Planeamiento -> Desarrollo->extracción->procesamiento

Tipos de modelos

4

Modelo descriptivo (empírico): conjunto de características o atributos esenciales observables de un tipo de yacimiento, sin necesariamente considerar las relaciones entre ellos.

• Estos modelos tienen dos componentes: el ambiente geológico donde se encuentra el yacimientto (tipo de rocas/texturas, edad, ambiente de deposición, contexto tectónico, depósitos asociados) y la segunda descripción de las características identificatorias del yacimiento (mineralogía, alteraciones, controles de la mineralización/alteración, anomalías geofísicas y geoquímicas).

• Los atributos (representados de diversas maneras: lista de características, esquema, tabla, etc) son una guía en la exploración y en la estimación de recursos

• Estos modelos proveen las bases para la interpretación geológica de las observaciones

Fig (Cox ..) y Fig. Modelo de algun tipo de yacimiento mostrando el ambiente geolo y …. Como en Oyarzún Modelo genético (teórico): Resume los procesos físicos y químicos, y los mecanismos para la formación de los yacimientos, de un cierto grupo de depósitos relacionados entre sí. Los rasgos esenciales están interconectados a través de conceptos fundamentales.

• Intenta explicar las razones por las que un yacimiento se ubica en un punto específico de la corteza terrestre

• Estos modelos son producto de los datos observables, pero incluye datos y cálculos experimentales

• El aporte de nuevos datos o ideas, pueden cambiar gradual o radicalmente los modelos individuales

• Muchos prospectores, algunos geólogos exploradores y otros profesionales (menos entendidos en la materia) no valoran los procesos teóricos y consideran innecesarias las ideas conceptuales.

Fig. 2 (Cox..)

• Routhier (1961) propuso que la génesis de los yacimientos minerales debe ser analizada en términos de: fuente (origen), transporte y ambiente de deposición (fig, Edwads & Atkinson diagrama de Ruthier)

• Routhier reconoce 4 tipos de modelos genéticos, en gran medida basados en los conceptos de singénesis y epigénesis

• La adopción de un modelo genético particular o la combinación de modelos tendrá una decisiva influencia en el estrategia y tácticas de exploración

5

(Fig. 1.6 Edwards & Atkinson, Camus: porfido) Modelo de Tonelaje/Ley: predice la probabilidad de ocurrencia de un yacimiento en un área determinada, en función de su contenido y volumen metálico.

• Un modelo de Tonelaje/Ley confiable esta principalmente basado en un modelo genético

• Este modelo es muy útil en la estimación de recursos y en el planeamiento de la exploración.

• Una buena estrategia de exploración requiere ideas sobre la magnitud y contenido metálico de los yacimientos por los que se explora

• este modelo permite priorizar los proyectos de una región y provee información sobre el potencial de yacimientos aún no descubiertos

• En combinación con la información de yacimientos conocidos, permite la transferencia de la información (estimación de recursos) a un lenguaje que puede ser usado por los economistas

Fig. 1, 11 (Singer), Modelo Conceptual: Conjunto de hipótesis o teorías sobre la ocurrencia de yacimientos, expresada en términos de las características geológicas que pueden ser usadas para definir blancos de exploración de los yacimientos buscados

• Integra principalmente la información de los modelos descriptivo y genético

• Modelo usado en los programas de exploración, por lo que debe ser integrado -de la manera más sencilla- en los procesos de definición e identificación de blancos

• La descripción de los modelos conceptuales deben mostrar las características geológicas hipotéticas que son importantes para la localización de yacimientos y que por lo tanto sirven para definir blancos de exploración

• Su aplicación en la definición de las estrategias de exploración es crucial, no solo por su valor en la identificación de blancos, sino también por su influencia en los costos, reducción de áreas por explorar, aprovechamiento de oportunidades y decisiones efectivas.

Otros modelos

6

Modelo Económico (Financiero) Modelo industrial Modelo espacial Modelos fractales (M Zulueta) Modelos matemáticos Modelos 3D Madurez de un modelo

• El nivel de entendimiento de los procesos involucrados en la formación de yacimientos (génesis) varía considerablemente de un yacimiento a otro. A mayor información y una robusta base de datos el modelo será más maduro, por tanto será más efectivo y confiable

o Las características geológicas y los procesos genéticos en los yacimientos evaporíticos y placeres son bastante más conocidos que los sulfuros masivos y MVT, y mucho menos conocidos y controversiales son los yacimientos de Olimpia Dam (Australia), Almadén (España)…………………

o Un ejemplo de un modelo inmaduro son los yacimientos lateríticos con Au, debemos considerarlo como un yacimiento “laterítico de Au” u “Au residual en gossan”?

o Recientemente Goldfarb (2007) planteó la controversia sobre los yacimientos de Au relacionados a intrusivos y los yacimientos de Au de tipo orogénico, existen realmente diferencias?

Figs 3 y 4 (Cox)

• Los yacimientos son ciertamente complejos, una media docena de características (atributos) pobremente pueden caracterizar un depósito, en cambio un taxonomista puede sin problemas diferenciar, con gran certeza, entre miles de especies y reconocer sus variedades.

• Nuestra ”taxonomía” es pobre, se basa en nuestra experiencia y observaciones colectivas, la que además constantemente cuestionamos. Debemos comparar las similitudes y variaciones genéticas entre los tipos de yacimientos

o (Los yacimientos de uranio en areniscas asociados a fallas son genéticamente similares a los depósitos de U en discordancias?, son parte de un proceso continuo? O son genéticamente diferentes?)

o Cómo saber si una veta de cuarzo-calcopirita y pirita que corta un basalto cloritizado o anfibolita, representa el conducto de un yacimiento de sulfuros masivos, si es un ramal de un pórfido

7

de Cu, es la parte profunda de un sistema epitermal o una veta rica en sulfuros dentro de un sistema de Au en rocas metamórficas?

• El entendimiento de las características y origen de los diferentes tipos de yacimientos es tremendamente desigual, por tanto así como tenemos modelos inmaduros, tenemos modelos muy maduros, con una robusta base de datos

Sistemas complejos Es válido un solo modelo para un sistema mineralizado? Áreas con múltiples tipos de yacimientos (cluster, distritos) deben ser incorporados en un solo modelo?. Fig. 2 (Barton) Una decisión tácita sería considerar modelos independientes, salvo 1 y 5. Sin embargo en el modelo conceptual, interpretativo/predictivo todos deben ser considerados como un sistema único, debido a que cada uno contribuye al potencial de los otros. La ventaja de considerar, en este caso, un modelo único es que una muestra o un afloramiento pequeño es un indicio de la posible existencia de algo que no se ve, modelos separados ignoran esta posibilidad. En contraste con un modelo simple, un modelo que representa a un sistema es más complicado, requiere consignar muchos más atributos (intrusivos porfiríticos, una variedad de alteraciones, calizas metamorfizadas, rocas volcánicas, acumulación de sedimentos recientes, variedad de minerales, etc.) En este caso los modelos individuales deben ser integrados a un modelo único que represente al sistema. Ejemplos: Colquijirca, C de P, Tintaya, Yanacocha, Modelos en la exploración minera Los modelos de yacimientos son usados en la exploración como la base para la predicción del potencial exploratorio de una zona, desde la escala regional hasta llegar a la escala local. Por lo tanto, es de

8

vital importancia, el examen de la estructura de un modelo y su influencia en el proceso de la exploración mineral. Un modelo aplicado a la exploración mineral provee información acerca de la metalogenia, contexto geológico y estructural, rasgos morfológicos, tamaño, profundidad de la mineralización, etc. Este paquete de información es integrado con inferencias operativas, genéticas y conceptuales. La exploración mineral implica la progresiva reducción del tamaño de un área seleccionada antes de encontrar un depósito mineral. La selección de las áreas obliga a tomar decisiones

• por ejemplo los resultados favorables de un programa de exploración geoquímica regional van a permitir la decisión de denunciar o tomar en opción áreas favorables.

La selección de un área en la exploración minera esta basada en la presencia o ausencia de características geológicas específicas, o alternativamente características geoquímicas y/o geofísicas que reflejan las caracteristicas geológicas, esto no es otra cosa que “criterios para la selección de áreas de exploración” (selección de blancos). Los criterios para la selección de áreas prospectables son concretos, son características medibles, no son conceptos

• Por ejemplo la presencia de un centro volcánico es un criterio regional importante para la selección de un área para explorar por depósitos VMS, sin embargo un “centro volcánico” no siempre esta marcado en un mapa geológico, en aquellos mapas donde se marca esta característica, ésta constituye una realidad concreta y por tanto ese mapa contiene un criterio de selección de área.

“Estrategia de exploración” no es otra cosa que la secuencia de actividades, cuyo resultado es la reducción progresiva del área de exploración. La mejor estrategia debe balancear el costo y la efectividad del proceso de selección de un área

• Optimizar los costos implica la efectividad de los métodos usados en determinar la presencia o ausencia de características sobre las que se basa la selección de áreas

• Uso de criterios apropiados para la selección de áreas, adjudicándole el peso adecuado

Los criterios para la “selección de blancos” están directamente relacionados a la escala, lo que es importante en una escala puede ser irrelevante en otra (Fig. 3).

9

• Los criterios para la “selección de blancos” a gran escala comúnmente definen el entorno geológico favorable para la mineralización, mientras que los criterios a menor escala (detalle) definen el depósito

(Fig. 4) La compilación de datos de un gran número de yacimientos conocidos es la base para la elaboración de un modelo. El uso de modelos con una pobre o incompleta base de datos es la principal causa de decisiones equivocadas en la exploración.

• Desconocimiento de la asociación común del Mo con el Au, muy bien documentado en la literatura canadiense y la idea de que yacimientos de Au no ocurren asociados a rocas con alto grado de metamorfismo (Koler en la India), causó que muchos geólogos subestimaran el potencial del yacimiento de Hemlo.

• Un mapeo geológico equivocado y una mala interpretación geoquímica postergó por muchos años la exploración del proyecto Tres Cruces (sedimentos clásticos en lugar de riolitas silicificadas y valores bajos de algunos metales, salvo el mercurio)

Método ideal para la elaboración de un modelo (Fig. 5) Peligros en la elaboración y uso de modelos Muchas veces nuestras debilidades interfieren el proceso de elaboración de un modelo y el adecuado uso en la exploración. Estas actitudes se presentan en forma corporativa o como un culto institucional, y se extienden indistintamente en la industria, el gobierno y en el ambito académico.

• Capricho y moda: obsesión por el último y más moderno modelo, culto por la panacea

• Proliferación de los modelos que siguen las tendencias, como consecuencia de la extremada especialización en la ciencia, combinada con la productividad de los investigadores

• En contraste con los caprichos y la moda está el culto al romanticismo, que rechaza todo lo moderno, en general cualquier tipo de modelo

• Otro culto común son los “iconoclastas” que rechazan a los especialistas y los modelos. Ellos tienen sus propios modelos, cuidadosamente protegidos de toda influencia externa (es una forma de nacionalismo o chauvinismo)

Los modelos son censurados por malos entendidos, aplicación equivocada, falta de sustento, pero así mismo son reconocidos por haber conducido a muchos e importantes descubrimientos Finalmente un “modelo ideal” incorpora todos los datos de muchos yacimientos conocidos y explica esas características en términos de los procesos formadores de yacimientos, el mismo que debe ser consistente con el resto de la información y la teoría geológica

10

Algunos modelos en la exploración de yacimientos en el Perú En los últimos 15 años la exploración por yacimientos minerales ha sido y es intensa.

• Incremento del precio de los metales, principalmente Au y en los últimos años Ag y metales base

• Promoción de las exploraciones por parte del estado (legislación atractiva)

• Estabilidad política y social, bastante frágil por cierto • Rasgos geológicos favorables para contener una gran variedad

de yacimientos • Extensas áreas subexploradas (poca accesibilidad por falta de

infraestructura, zonas con potenciales problemas sociales, áreas cubiertas por materiales recientes y vegetación densa)

Entre 1990 y 2003 (?) las exploraciones han sido dominadas por la búsqueda de oro. Actualmente la plata, los metales base y el uranio han incrementado la actividad exploratoria en el territorio Nacional Modelos para HS y LS Pórfidos (……..) Skarns Polimetálicos MVT VMS U Conclusiones

• Los modelos de yacimientos minerales representan la base científica para las exploraciones exitosas y económicas, para nuevos descubrimientos, para estimación de los recursos y su viabilidad económica

• A mejores modelos, mayor efectividad en las exploraciones y precisión en la estimación de los recursos

• Es necesario reconocer y distinguir qué atributos son esenciales y cuáles accidentales/casuales para la existencia de los depósitos…

• Los modelos se desarrollan continuamente, las relaciones entre los diferentes tipos de depósitos deben ser integrados en los modelos

• Se debe establecer y mantener un balance entre la aplicación, la observación y la teoría que sustenta los modelos

11

• Buenos modelos están basados en la integración del conocimiento de las características de un número de yacimientos, interpretados a la luz de la mejor teoría geológica

• La importancia de la investigación geológica aplicada a la exploración es desarrollar el entendimiento de cómo se forma un yacimiento, de tal forma que el significado genético de las características de los yacimientos minerales sea bien entendido

• Un aspecto poco estudiado y entendido en los yacimientos minerales es el valor económico de las características geológicas de un depósito; si bien es cierto que la exploración acumula información geofísica y geoquímica, debemos enfatizar que estos datos son únicamente valiosos, siempre y cuando ellos reflejen las características geológicas del tipo de depósito que se busca

• El asunto no es modelo vs no modelo, sino buenos modelos vs malos modelos

• La función de la investigación geológica aplicada a la exploración es lograr el entendimiento de los procesos geológicos formadores de minerales y el significado genético de las características de los yacimientos

• El objetivo de los modelos es proveer asistencia a los exploradores y a todos aquellos involucrados en la actividad minera

12