Geología Estructural Aplicada a Minería y Exploración Introducción
y BienvenidaGeología Estructural Aplicada a Exploración y Minería
Santiago, 29-30 Abril, 2013
Geología Estructural Aplicada a
Geología Estructural Aplicada a Exploración y Minería Santiago,
29-30 Abril, 2013
Housekeeping Notes
Geología Estructural Aplicada a Exploración y Minería Santiago,
29-30 Abril, 2013
Objetivos del Curso
Definir los principios básicos del “control estructural”;
Dar las herramientas necesarias para desarrollar la geología
estructural en procesos de minería y exploración; y
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Geología Estructural Aplicada a Exploración y Minería Santiago,
29-30 Abril, 2013
Instructores
SRK Santiago / Toronto
Descifrar controles estructurales en la distribución de la
mineralización para varios tipos de mineralizacion, incluyendo oro,
IOCG, epitermal Ag-Au, porfido de Cu, Ni-Cu-EGP y uranio;
Modelación en 3D a escala del deposito;
Interpretación geológica y estructural de datos geofísicos,
estudios de exploración enfocada (multi-commodity) a escala
regional, e integración en SIG de datos geológicos, geofísicos y
litogeoquímicos.
Dr. James Siddorn Practice Leader
SRK Toronto
Experto en:
Decifrar el control estructural de caída del mineral y la
distribución de la mineralización en escalas de depósitos;
Modelado geológico aplicado en 3D; y
Interpretación geológica estructural aplicada de datos
aeromagnéticos, enfocados en la distribución de la
mineralización.
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Programación del Curso: Primer Día
0845-0900 Introducción y bienvenida.
0900-0945 Conceptos generales sobre geología estructural y su
aplicación en depósitos minerales.
0945-1030 Técnicas de mapeo estructural para geólogos enfocados en
exploración y minería.
1030-1045 Descanso
1045-1230 Visualización e interpretación de geología y
mineralizaciones en 3D.
1230-1400 Almuerzo
1530-1545 Descanso
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Programación del Curso: Segundo Día
0830-0915 Análisis estructural de fallas y sistemas de fallas –
Pt2
0915-1030 Análisis estructural de pliegues y sistemas de pliegues –
Pt1
1030-1045 Descanso
1045-1230 Análisis estructural de pliegues y sistemas de pliegues –
Pt2
1230-1400 Almuerzo
1530-1545 Descanso
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Geología Estructural Aplicada a Exploración y Minería
CM1 – Conceptos generales de geología estructural y su aplicación
en depósitos minerales
Mapeo estructural - ¿Para qué hacerlo?
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Geología Estructural Aplicada a Exploración y Minería Santiago,
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Un hombre que estaba viajando en un globo se dio cuenta de que
estaba perdido, por lo que comenzó a reducir su altitud hasta que
logró encontrar a una persona en tierra y, descendiendo un poco
más, exclamó:
"Disculpe ¿me podría ayudar? Le prometí a un amigo que me
encontraría con él hace una hora, pero no sé donde estoy".
El desconocido respondió,
"Usted se encuentra en un globo rondando a aproximadamente 10
metros sobre la mina Chuquicamata cerca de Calama.”
El Geólogo y el Ingeniero
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"Usted debe ser un geólogo", replicó el hombre en el globo. "Lo
soy" indicó el desconocido, "¿Cómo se dio cuenta?“
"Pues", respondió el hombre en el globo, "Todo lo que me dijo es
técnicamente correcto; sin embargo, no tengo ni idea de que hacer
con dicha información, de hecho, todavía estoy perdido.
Verdaderamente, usted no ha sido de mucha ayuda".
El hombre en tierra dijo entonces,
"Usted debe ser un ingeniero".
"Lo soy," confirmó el hombre en el globo, "¿Pero cómo lo
supo?"
El Geólogo y el Ingeniero
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“Pues," dijo el geólogo,
“Usted no sabe donde está o para donde va.”
“Usted está donde está gracias a una gran cantidad de aire
caliente.”
“Usted prometió algo que no tiene ni idea de como cumplir y espera
que yo resuelva su problema, pero usted realmente no está
interesado en la información que yo le he dado.”
“El hecho es que usted esta en la misma situación en la que se
encontraba antes de conocernos, sin embargo, ahora, de alguna
manera, es mi culpa”.
El Geólogo y el Ingeniero
El Geólogo y el Ingeniero
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Contribución de la Geología al Proceso Minero
La mayoria de las operaciones no maximizan el valor de la
contribución geológica continua.
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La geología refuerza todos los aspectos del proceso minero
Contribución de la Geología al Proceso Minero
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“La Caja de Herramientas del Geólogo”
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Trends in Gold Mining: Risks are Rising?
Los productores están luchando para aumentar la producción;
Los costos de operación están aumentando, mientras que los
rendimientos están disminuyendo, y los
El gasto total ha crecido en línea con el precio del oro.
Fuente: Gold Fields Denver Gold Show Presentation, 2012
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Geología vs Riesgo
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Contribución de la Geología al Proceso Minero
La contribución geológica disminuye el Riesgo!!!!
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Cómo Hace la Diferencia la Geología Estructural?
Contribución directa en los límites, tamaño y forma de los
depósitos;
Incrementa la confianza en la predictibilidad en el comportamiento
del depósito:
Geométrica – control de tenores, dilución, “targeting”;
Geoquímica – control de tenores, calidad de la mena/metalurgia;
y
Geotécnica – control del terreno, dilución.
Definición de accesos hidrogeológicos, dominios geotécnicos,
etc.
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Aplicaciones de la Geología Estructural
desde Prospección hasta Producción
Exploración Base (Grassroots)
Interpretación de mapas a escala local y regional, datos geofísicos
e imágenes satelitales típicas
Interpretación de geometrías estructurales dentro del marco
establecido por los modelos geométricos y cinemáticos
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Exploración Avanzada
Relaciones temporales
Controles en la distribución de mena, particularmente de alto
tenor
Deformación post-mineralización (plegamiento, fallamiento,
etc.)
Continuidad geométrica del depósito
Modelación geométrica del depósito.
desde Prospección hasta Producción
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Estudios de Factibilidad (incluyendo preliminares)
Caracterización estructural para evaluaciones geotécnicas
Estudios estructurales para caracterización hidrogeológica
Modelación geométrica para actualización de recursos.
Aplicaciones de la Geología Estructural
desde Prospección hasta Producción
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Producción
Determinación de las influencias estructurales en el control de
tenores.
Problemas con el ingreso de agua controlado por fracturas.
Otras complejidades estructurales inesperadas.
Aplicaciones de la Geología Estructural
desde Prospección hasta Producción
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Las Bases Conceptuales del Control Estructural en los Depósitos
Minerales
Todos los depósitos hidrotermales requieren el transporte de
grandes cantidades de metales, que son relativamente insolubles, en
solución desde algún lugar hasta el sitio de depositación;
El transporte de los metales se da principalmente por la
percolación del fluido a través de la roca, y la baja solubilidad
de los metales significa que se requiere gran cantidad de
fluidos.
Modelo depositacional hidrotermal y de sulfuros
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Abundancia de Metales en Varios Tipos de Roca
Solubilidad de metales
Cu, Zn = no esta restringido por la solubilidad en soluciones
salinas, por tanto, abundancia aproximada en rocas.
Au = no esta restringido por la solubilidad en soluciones
hidrotermales, especialmente las que contienen S, por tanto,
abundancia aproximada en rocas.
Element
Ultramafic
Mafic
Felsic
Greywacke
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Ejercicio 1:
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Ejercicio sobre fluidos y Actividad Hidrotermal
Asumir:
1 oz = 31g; y
1 litro de fluido hidrotermal = 1 kg.
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Ejercicio sobre fluidos y Actividad Hidrotermal
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Fluido Requerido
Recuerde que estos cálculos asumen una eficiencia del 100% en
depositar el metal en el lugar de depositación!
5E+12 litros = 5 km3
Tamaño
Depósito
gramos
Solubilidad
(ppm)
fluido
(ton)
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Estadio Nacional Julio Martines Pradanos, Santiago:
Volumen approximado: 2,500,000 m3
2.5 x 109 litres
Fluidos mínimos: 5.0 x 1012 litros
200 Estadios Nacional
1m3 = 1000 litros
Otra forma de ver este problema es que 1oz de oro saturará una
piscina olímpica llena de un fluido hidrotermal típico!
Fluido Requerido
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Llevar el metal hasta el depósito es el primer y más importante
problema hidrodinámico;
Un simple análisis de este problema provee la fundación de los
principios de control estructural; y
También conlleva a un conjunto simple de herramientas geológico
estructurales prácticas para el apoyo en el descubrimiento,
delineación y explotación eficiente de depósitos minerales.
Bases para el Control Estructural
Fumarola negra Brothers
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El problema hidrodinámico básico
¿Cómo la tierra logra canalizar varios millones de piscinas
olímpicas de fluido a través de un volumen de roca relativamente
pequeño que se convertirá en un depósito mineral?
Deposito Fe El Romeral: >600,000,000 mt @ 28.4 % Fe
*
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Análisis hidrodinámico simple
La migración del fluido a través de un macizo rocoso poroso y
permeable es descrito macroscópicamente por la ley de Darcy.
Caudal = Carga x Permeabilidad
Viscosidad
La carga tiene un rango limitado en la tierra - eg, Plith -
Phyd
Fluidos acuosos hidrotermales tienen viscosidades constantes
aproximadas en la corteza superior a media.
Old Faithful, Yellowstone
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El Motor del Flujo de Fluidos
Gradientes de presión factor de ~3 (litostática vs
hidrostática)
Topografía
Fluidos expulsados de magmas en proceso de cristalización
Sustentación hidráulica
40-400 µPa*s, T = 100-800ºC y 50-300 MPa
Erupción freática Mt St Helens
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Permeabilidad
Granito cristalino = 10-10 darcies (10-22 m2)
Falla a profundidad de la corteza media= 1 darcy (10-12 m2)
10 órdenes de magnitud!
Por tanto sólo la permeabilidad puede variar lo suficiente para
permitir el gran flujo requerido para generar depósitos
minerales.
El Motor del Flujo de Fluidos
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Principios del Control Estructural
Sólo rocas con gran permeabilidad permitirán el flujo necesario
para formar depósitos minerales;
Rocas fracturadas (e.g. zonas de falla) son los conductos más
propicios para transportar grandes volúmenes de fluidos;
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Principios del control estructural
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Por lo tanto, para poder transportar los volúmenes de metal
requeridos, la permeabilidad de la zona de falla debe regenerarse
continuamente – (permeabilidad de una falla activa en la corteza
media ~4 darcies, o 10-8 m2)
Esto permite concluir que los depósitos hidrotermales se encuentran
en fallas (repetidamente / continuamente) activas al mismo tiempo
que el sistema hidrotermal estaba activo y enriquecido en
metales
Es así como el concepto de “preparación estructural”, en el cual la
falla espera a que el fluido mineralizante llegue, es erróneo
San Andreas Fault
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Estructura activa durante la mineralización
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La importancia de obtener una edad correcta
La aplicación de los principios de control estructural requiere que
la edad de la mineralización corresponda con la historia de la
actividad del sistema de falla.
El clivaje regional interrumpe la mineralización de alto
tenor
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Los Principios del Control Estructural
Casi todos (todos?) los depósitos hidrotermales se forman en o
adyacente a fallas activas/zonas de cizalla;
En particular, en depósitos de oro, el tenor generalmente
corresponde con la concentración de venas/fracturas, lo cual es una
medida de la dilatación en la estructura; y
Un componente clave en exploración es la identificación y
localización de sitios en donde la dilatación de estructuras está
activa al mismo tiempo de la formación del mineral.
Dilational jog con relleno sulfuro massivo, Sudbury, Ontario
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Es poco probable que la permeabilidad sea la misma en toda el área
de una zona de falla activa.
Generalmente la permeabilidad es más grande en las áreas donde el
daño dentro y por fuera de la zona de falla es más grande.
Hasta cierto punto, esto depende del tipo de roca caja pero esta
localizado principalmente en las irregularidades a lo largo de la
falla (e.g. pliegues, ramificaciones, escalones).
Zonas de daño alrededor de irregularidades a lo largo de zonas de
falla de mayor permeabilidad
Los Principios del Control Estructural
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Entonces el flujo de fluidos se maximiza y los depósitos se
localizan generalmente en irregularidades en las zonas de falla
(e.g., pliegues, protuberancias, ramificaciones).
Comúnmente las irregularidades se extienden más allá o se
encuentran por fuera del corredor de falla principal, lo que
explica el por qué los depósitos generalmente ocurren en
estructuras de segundo o tercer orden.
Los Principios del Control Estructural
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Las áreas afectadas localizadas y de incremento en la permeabilidad
en zonas de falla activas tienen otra influencia clave en el flujo
de fluidos y la localización de los depósitos.
La zona afectada incrementa su porosidad (fractura) durante cada
movimiento de la falla. Este incremento causa un reducción
transitoria en la presión del fluido local, lo cual succiona fluido
hacia la zona afectada.
Los Principios del Control Estructural
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Otras dos consecuencias importantes de la pérdida de presión
localizada son que:
Favorece la mezcla de fluidos provenientes de la roca encajante y
de la zona de falla;
Puede alterar dramáticamente la solubilidad de los metales en el
fluido.
Ambos procesos pueden generar directamente la precipitación de
metales en la zona de máximo flujo.
Dilation sucks!!
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En conclusión, las irregularidades en zonas de falla activas:
Proveen rutas para el fluido de muy alta permeabilidad, que tienen
la capacidad de transportar largos volúmenes de metales hasta su
depositación;
Actúan como bombas que succionan fluidos hacia zonas de alta
permeabilidad; y
Favorecen la mezcla de fluidos en equilibrio de origen local con
fluidos que viajan a lo largo de la zona de falla (más calientes y
saturados en metales).
Los Principios del Control Estructural
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Principios de control estructural aplicados
Tres pasos básicos para aplicar estos principios a escalas regional
y local:
Determinar la edad de la mineralización relativa a los eventos
estructurales, e identificar los eventos que la produjeron;
Mapeo/logueo/interpretación en 3 dimensiones, para determinar el
marco estructural y el patrón de las estructuras activas durante la
mineralización;
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Determinar la edad de la mineralización en la historia del evento y
compararla con la historia del movimiento de las fallas/zonas de
cizalla en la región
Principios de control estructural aplicados
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Mapeo cuidadoso en 3 dimensiones de las fallas que se consideren
activas al momento de la mineralización, teniendo en cuenta la más
sutil variación en rumbo, buzamiento y continuidad.
Brunswick No 12 Mine
Peter et al., 2007
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Determinar la dirección y el sentido del movimiento de las fallas
en orden para predecir la ubicación, forma y plunge de las zonas de
máximo daño/dilatación
Zona de dilatación asociada con el pliegue de una falla
sinestral
Principios de control estructural aplicados
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Al localizar una estructura mineralizante:
Determinar la dirección de desplazamiento y el sentido, para
relacionar cambios en el buzamiento/ rumbo de la falla/cizalla con
la formación de zonas de dilatación; y
Relacionar en detalle el movimiento de la falla y forma de las
orientaciones y ubicaciones de las venas/brechas; siempre teniendo
en cuenta cómo las venas/stockworks/brechas se relacionan con las
fallas.
Principios de control estructural aplicados
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¿Cómo se aplica esto en su área?
El Teniente